【目录】
一、【回顾】TCP/UDP
二、 粘包现象
三、什么是粘包
四、解决粘包的low比处理方法
五、峰哥解决粘包的方法
六、认证客户端的链接合法性
七、socketserver实现并发
二、 粘包现象
注意：
1、res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
的结果的编码是以当前所在的系统为准的；如果是windows，那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的，
在接收端需要用GBK解码，且只能从管道里读一次结果
2、命令ls -l ; lllllll ; pwd 的结果，是既有正确stdout结果，又有错误stderr结果
1、基于tcp先制作一个远程执行命令的程序（1：执行错误命令 2：执行ls 3：执行ifconfig）
基于tcp的socket，在运行时会发生粘包——
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * import subprocess ip_port=('127.0.0.1',8080) BUFSIZE=1024 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(5) while True: conn,addr=tcp_socket_server.accept() print('客户端',addr) while True: cmd=conn.recv(BUFSIZE) if len(cmd) == 0:break res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) stderr=act_res.stderr.read() stdout=act_res.stdout.read() conn.send(stderr) conn.send(stdout)
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 ip_port=('127.0.0.1',8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(ip_port) while True: msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8')) act_res=s.recv(BUFSIZE) print(act_res.decode('utf-8'),end='')
2、基于udp制作一个远程执行命令的程序（1：执行错误命令 2：执行ls 3：执行ifconfig）
基于udp的socket，在运行时永远不会发生粘包——
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * import subprocess ip_port=('127.0.0.1',9003) bufsize=1024 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) udp_server.bind(ip_port) while True: #收消息 cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize) print('用户命令----->',cmd) #逻辑处理 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE) stderr=res.stderr.read() stdout=res.stdout.read() #发消息 udp_server.sendto(stderr,addr) udp_server.sendto(stdout,addr) udp_server.close()
from socket import * ip_port=('127.0.0.1',9003) bufsize=1024 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) while True: msg=input('>>: ').strip() udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) data,addr=udp_client.recvfrom(bufsize) print(data.decode('utf-8'),end='')
三、什么是粘包
须知：只有tcp有粘包现象，udp永远不会粘包
1、 首先需要掌握一个socket收发消息的原理
（1）tcp协议--收发消息的原理
发送端可以是一k一k地发送数据，而接收端的应用程序可以两k两k地提走数据，当然也有可能一次提走3k或6k数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），
一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此tcp协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。
（2）udp协议--收发消息的原理
udp协议是面向消息的协议，每个udp段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和tcp是很不同的。
（3）怎样定义消息呢？
可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，tcp协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
（4）# 例如
基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束。
# 所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
2、从协议本身看——发送方引起的粘包是由tcp协议本身造成的
发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的——TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。
若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后，一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。
TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。
接收端和发送端（客户端和服务器端）都要有一 一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往 接收端的包 更有效地发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端 就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。
不会使用 块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的 skbuff(套接字缓冲区）采用了 链式结构 来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
TCP是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在 客户端和服务端 都添加 空消息的处理机制，防止程序卡住 UDP是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，UDP协议会帮你封装上消息头
tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。 数据是可靠的，但是会粘包。
udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一 一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失， 这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠。
3、两种情况下会发生粘包。
（1）发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * ip_port=('127.0.0.1',8080) tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(5) conn,addr=tcp_socket_server.accept() data1=conn.recv(10) data2=conn.recv(10) print('----->',data1.decode('utf-8')) print('----->',data2.decode('utf-8')) conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 ip_port=('127.0.0.1',8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(ip_port) s.send('hello'.encode('utf-8')) s.send('feng'.encode('utf-8'))
（2）接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * ip_port=('127.0.0.1',8080) tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(5) conn,addr=tcp_socket_server.accept() data1=conn.recv(2) #一次没有收完整 data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的 print('----->',data1.decode('utf-8')) print('----->',data2.decode('utf-8')) conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 ip_port=('127.0.0.1',8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(ip_port) s.send('hello feng'.encode('utf-8'))
4、拆包的发生情况
当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。
补充问题一：为何tcp是可靠传输，udp是不可靠传输
基于tcp的数据传输，请参考另一篇文章 http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html，
tcp在数据传输时，发送端先把数据发送到自己的缓存中，然后协议控制将缓存中的数据发往对端，对端返回一个ack=1，发送端则清理缓存中的数据，对端返回ack=0，则重新发送数据，所以tcp是可靠的
而udp发送数据，对端是不会返回确认信息的，因此不可靠
补充问题二：send(字节流)和recv(1024)及sendall
recv里指定的1024意思是从缓存里一次拿出1024个字节的数据
send的字节流是先放入己端缓存，然后由协议控制将缓存内容发往对端，如果待发送的字节流大小大于缓存剩余空间，那么数据丢失，用sendall就会循环调用send，数据不会丢失
四、--low版本--解决粘包的方法
粘包问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度
所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小 让接收端知晓，
然后 接收端 来一个 死循环 接收完所有数据。
【为何low】：
程序的运行速度远快于网络传输速度，所以在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，
这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗——
#_*_coding:utf-8_*_ import socket,subprocess ip_port=('127.0.0.1',8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) s.bind(ip_port) s.listen(5) while True: conn,addr=s.accept() print('客户端',addr) while True: msg=conn.recv(1024) if not msg:break res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True, stdin=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE) err=res.stderr.read() if err: ret=err else: ret=res.stdout.read() data_length=len(ret) conn.send(str(data_length).encode('utf-8')) data=conn.recv(1024).decode('utf-8') if data == 'recv_ready': conn.sendall(ret) conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ import socket,time s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080)) while True: msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8')) length=int(s.recv(1024).decode('utf-8')) s.send('recv_ready'.encode('utf-8')) send_size=0 recv_size=0 data=b'' while recv_size < length: data+=s.recv(1024) recv_size+=len(data) print(data.decode('utf-8'))
五、--超级版--解决粘包的方法
【超级版解决方法】
为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后一次send到对端，
对端在接收时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真实数据
1、struct模块
该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes
>>> struct.pack('i',1111111111111)
。。。。。。。。。
struct.error: 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 #这个是范围
#_*_coding:utf-8_*_ #http://www.cnblogs.com/coser/archive/2011/12/17/2291160.html __author__ = 'Linhaifeng' import struct import binascii import ctypes values1 = (1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7) values2 = ('defg'.encode('utf-8'),101) s1 = struct.Struct('I3sf') s2 = struct.Struct('4sI') print(s1.size,s2.size) prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size) print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer)) # t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8')) # print(t) s1.pack_into(prebuffer,0,*values1) s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2) print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer)) print(s1.unpack_from(prebuffer,0)) print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size)) s3=struct.Struct('ii') s3.pack_into(prebuffer,0,123,123) print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer)) print(s3.unpack_from(prebuffer,0))
import json,struct #假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt #为避免粘包,必须自定制报头 header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值 #为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输 #为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节 head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度 #客户端开始发送 conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式 conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式 #服务端开始接收 head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式 x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度 head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式 header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头 #最后根据报头的内容提取真实的数据,比如 real_data_len=s.recv(header['file_size']) s.recv(real_data_len)
2、自定义报头
import socket,struct,json import subprocess phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) phone.listen(5) while True: conn,addr=phone.accept() while True: cmd=conn.recv(1024) if not cmd:break print('cmd: %s' %cmd) res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) err=res.stderr.read() print(err) if err: back_msg=err else: back_msg=res.stdout.read() conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度 conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容 conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ import socket,time,struct s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080)) while True: msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8')) l=s.recv(4) x=struct.unpack('i',l)[0] print(type(x),x) # print(struct.unpack('I',l)) r_s=0 data=b'' while r_s < x: r_d=s.recv(1024) data+=r_d r_s+=len(r_d) # print(data.decode('utf-8')) print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
3、把报头做成字典
我们可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，然后 json序列化，
然后用 struck 将 序列化后的数据长度 打包成4个字节（4个自己足够用了）
* 发送时：
先发报头长度
再编码报头内容然后发送
最后发真实内容
* 接收时：
先手报头长度，用struct取出来
根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化
从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息，然后去取真实的数据内容
import socket,struct,json import subprocess phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) phone.listen(5) while True: conn,addr=phone.accept() while True: cmd=conn.recv(1024) if not cmd:break print('cmd: %s' %cmd) res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) err=res.stderr.read() print(err) if err: back_msg=err else: back_msg=res.stdout.read() headers={'data_size':len(back_msg)} head_json=json.dumps(headers) head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8') conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先发报头的长度 conn.send(head_json_bytes) #再发报头 conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容 conn.close()
from socket import * import struct,json ip_port=('127.0.0.1',8080) client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) client.connect(ip_port) while True: cmd=input('>>: ') if not cmd:continue client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8')) head=client.recv(4) head_json_len=struct.unpack('i',head)[0] head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8')) data_len=head_json['data_size'] recv_size=0 recv_data=b'' while recv_size < data_len: recv_data+=client.recv(1024) recv_size+=len(recv_data) print(recv_data.decode('utf-8')) #print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
六、认证客户端的链接合法性
暂略
七、socketserver实现并发
基于tcp的套接字，关键就是两个循环，一个链接循环，一个通信循环
socketserver模块中分两大类：server类（解决链接问题）和 request类（解决通信问题）
1、server类（解决链接问题）
2、request类（解决通信问题）
3、socketserver源码分析总结：
ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer)
ftpserver.serve_forever()
基于tcp的socketserver我们自己定义的类中的
self.server即套接字对象
self.request即一个链接
self.client_address即客户端地址
基于udp的socketserver我们自己定义的类中的
self.request是一个元组（第一个元素是客户端发来的数据，第二部分是服务端的udp套接字对象），如(b'adsf', <socket.socket fd=200, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_DGRAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080)>)
self.client_address即客户端地址
import socketserver import struct import json import os class FtpServer(socketserver.BaseRequestHandler): coding='utf-8' server_dir='file_upload' max_packet_size=1024 BASE_DIR=os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)) def handle(self): print(self.request) while True: data=self.request.recv(4) data_len=struct.unpack('i',data)[0] head_json=self.request.recv(data_len).decode(self.coding) head_dic=json.loads(head_json) # print(head_dic) cmd=head_dic['cmd'] if hasattr(self,cmd): func=getattr(self,cmd) func(head_dic) def put(self,args): file_path = os.path.normpath(os.path.join( self.BASE_DIR, self.server_dir, args['filename'] )) filesize = args['filesize'] recv_size = 0 print('----->', file_path) with open(file_path, 'wb') as f: while recv_size < filesize: recv_data = self.request.recv(self.max_packet_size) f.write(recv_data) recv_size += len(recv_data) print('recvsize:%s filesize:%s' % (recv_size, filesize)) ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer) ftpserver.serve_forever()
import socket import struct import json import os class MYTCPClient: address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 def __init__(self, server_address, connect=True): self.server_address=server_address self.socket = socket.socket(self.address_family, self.socket_type) if connect: try: self.client_connect() except: self.client_close() raise def client_connect(self): self.socket.connect(self.server_address) def client_close(self): self.socket.close() def run(self): while True: inp=input(">>: ").strip() if not inp:continue l=inp.split() cmd=l[0] if hasattr(self,cmd): func=getattr(self,cmd) func(l) def put(self,args): cmd=args[0] filename=args[1] if not os.path.isfile(filename): print('file:%s is not exists' %filename) return else: filesize=os.path.getsize(filename) head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize} print(head_dic) head_json=json.dumps(head_dic) head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding) head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes)) self.socket.send(head_struct) self.socket.send(head_json_bytes) send_size=0 with open(filename,'rb') as f: for line in f: self.socket.send(line) send_size+=len(line) print(send_size) else: print('upload successful') client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080)) client.run()
参考资料：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/110296719
https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html#_label9