python网络编程之一

套接字的详细介绍会在另一篇博文指出，此片博文主要是python套接字的简单客户端编写。

两种套接字介绍：

• 面向连接的套接字：面向连接的套接字提供序列化，可靠的和不重复的数据交付。面向连接是可靠的传输，数据能够完成无误的传输到对方。传输数据时需要先建立连接（TCP的三次握手），然后传输数据。在编写套接字时使用参数 socket.SOCK_STREAM 来指定建立的TCP套接字对象
• 无连接的套接字：通信开始前不需要建立连接。数据传输过程中无法保持它的顺序性，可靠性和重复性。数据传输前，不用先建立连接。在编写套接字时使用参数 socket.SOCK_DGRAM 来指定建立UDP套接字对象。

TCP  C/S编写：

　　服务端编写：（伪代码）

• 　　导入socket模块
•        建立对应的TCP 套接字对象
•        绑定要监听的主机和端口
•        开启监听，调用listen函数
•        开启和客户端的交互

      客户端编写： （伪代码）

• • 　　导入socket模块
  •        建立对应的TCP 套接字对象
  •        调用connect方法建立到server端的连接
  •        进行和服务端的交互

通过实际例子来编写c/s端程序：

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(("localhost", 5969))
s.listen(5)

while True: # 这个循环保证客户端退出后，可以有另一个客户端接入
    tcp_server, addr = s.accept() 
    # accept函数返回的是一个元组，一个是与客户端建立的新的tcp连接，另一个客户端连接的ip和端口
    print("The client is %s at %s port " % addr ) #
    while True: # 这个循环保证每个客户端与服务持续交互
        print("The communication system".center(50, "-"))
        data = tcp_server.recv(1024)
        if not data: break # 判断如果接收的数据为空，则跳出循环，
        # print(data.decode(encoding='ascii'))
        print(data)
s.close()

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("localhost", 5969))
while True: # 循环是客户端可以持续性输入
    msg = raw_input("Please input your msg >>>: ")
    # msg = msg.encode()
    s.send(msg)  #调用send方法发送数据

执行这段代码，可以多开启几个客户单程序，会发现只有第一个客户端可以与服务器通信，其余的客户端都是阻塞状态。当第一个断开连接之后，其余的客户端程序中的一个才会与服务端交互。

模仿写一个ssh命令的请求。

第1.0版本：

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz
import socket
import os
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(("localhost", 12345))
s.listen(5)
while True:
    tcp_server, addr = s.accept()
    print("The connectios is from %s at %s port" % addr)
    while True:
        data = tcp_server.recv(1024)  # 接收客户端的命令代码，然后执行，如果是空则退出循环
        if not data: break
        tmp = os.popen(data, "r").read()  # 调用popen()函数，执行shell命令，得到返回结果。
        if not tmp:
            tcp_server.send("33[32;1m The command has esec succeddfully,  but no return!33[0m")
            continue
        else:
            size = str(len(tmp))
            tcp_server.send(size) # 首先发给客户端的是，此次执行cmd命令，返回结果数据的大小
        tcp_server.sendall(tmp)   # 注意这里
s.close()

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("localhost",12345))
while True:
    cmd = raw_input("Please input your command >>>: ")
    s.send(cmd)
    get_size = s.recv(1024) # 得到返回的数据大小，注意这里只接收返回的数据大小，并没有接收命令执行的结果
    print("The msg is %s byte" % get_size)

执行结果如下：

Please input your command >>>: cd /etc # 没有返回结果
The msg is  The command has esec succeddfully,  but no return! byte
Please input your command >>>: w  # 本应只得到234字节大小的，但是却返回了命令执行的结果
The msg is 234 22:49:03 up  5:15,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
USER     TTY        LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT
root     pts/0     17:34    7.00s  0.10s  0.01s w
root     pts/1     22:30    7.00s  0.04s  0.02s python ssh_client.py
 byte
Please input your command >>>: df -h
The msg is 382Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   18G  1.3G   17G   8% /
devtmpfs                 488M     0  488M   0% /dev
tmpfs                    494M     0  494M   0% /dev/shm
tmpfs                    494M  6.7M  487M   2% /run
tmpfs                    494M     0  494M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                497M   96M  401M  20% /boot
 byte
Please input your command >>>:

下面这段解释为引用：

哈哈，这里就引入了一个重要的概念，“粘包”， 即服务器端你调用时send 2次，但你send调用时，数据其实并没有立刻被发送给客户端，而是放到了系统的socket发送缓冲区里，等缓冲区满了、或者数据等待超时了，数据才会被send到客户端，这样就把好几次的小数据拼成一个大数据，统一发送到客户端了，这么做的目地是为了提高io利用效率，一次性发送总比连发好几次效率高嘛。 但也带来一个问题，就是“粘包”，即2次或多次的数据粘在了一起统一发送了。就是我们上面看到的情况 。 

我们在这里必须要想办法把粘包分开， 因为不分开，你就没办法取出来服务器端返回的命令执行结果的大小呀。so ,那怎么分开呢？首先你是没办法让缓冲区强制刷新把数据发给客户端的。 你能做的，只有一个。就是，让缓冲区超时，超时了，系统就不会等缓冲区满了，会直接把数据发走，因为不能一个劲的等后面的数据呀，等太久，会造成数据延迟了，那可是极不好的。so如果让缓冲区超时呢？

解决这个问题，改进之后的服务端代码如下：

• 第一种：使用time.sleep延迟处理(强烈不推荐)
• 第二种：服务端调用一个recv方法。由于recv在接收不到数据时是阻塞的，这样就会造成，服务器端接收不到客户端的响应，就不会执行后面的conn.sendall(命令结果)的指令，收到客户端响应后，再发送命令结果时，缓冲区就已经被清空了，因为上一次的数据已经被强制发到客户端了

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz
import socket
import os
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(("localhost", 12345))
s.listen(5)
while True:
    tcp_server, addr = s.accept()
    print("The connectios is from %s at %s port" % addr)
    while True:
        data = tcp_server.recv(1024)  # 接收客户端的命令代码，然后执行，如果是空则退出循环
        if not data: break
        tmp = os.popen(data, "r").read()  # 调用popen()函数，执行shell命令，得到返回结果。
        if not tmp:
            tcp_server.send("33[32;1m The command has esec succeddfully,  but no return!33[0m")
            continue
        else:
            size = str(len(tmp))
            tcp_server.send(size) # 首先发给客户端的是，此次执行cmd命令，返回结果数据的大小
        # time.sleep(0.5)  # 不推荐使用
        tcp_server.recv(1024)  #　接收客户端要求传送开始的请求

tcp_server.sendall(tmp) # 注意这里 s.close()

客户端代码如下：

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("localhost",12345))
while True:
    cmd = raw_input("Please input your command >>>: ")
    s.send(cmd)
    get_size = s.recv(1024)
    print("The msg is %s byte" % get_size)
    s.send("Please start transfer the data!")　＃　请求开始传送数据
    data = s.recv(1024)
    print(data)

执行结果如下：

[root@mgto7 cs]# python ssh_client.py 
Please input your command >>>: w
The msg is 234 byte
 23:02:20 up  5:29,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
USER     TTY        LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT
root     pts/0     17:34    4.00s  0.09s  0.00s w
root     pts/1     22:30    4.00s  0.04s  0.02s python ssh_client.py

Please input your command >>>: df -h
The msg is 382 byte
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/mapper/centos-root   18G  1.3G   17G   8% /
devtmpfs                 488M     0  488M   0% /dev
tmpfs                    494M     0  494M   0% /dev/shm
tmpfs                    494M  6.7M  487M   2% /run
tmpfs                    494M     0  494M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                497M   96M  401M  20% /boot

Please input your command >>>: top -bn 1

一切完美，但是执行top -bn 1命令时，因为传送的数据过于大，因此返回的结果不会一次全部传送完毕，而是会暂存在socket缓冲中，下次执行w（或其余的命令）时，会发现仍然返回的是top -bn 1 命令的结果，一直到缓冲区发送完毕，然后才会有新的结果赶回。

上面的客户端执行没有返回结果的命令是，会返回一个句话，可以自己执行查看！

上面的脚步命令不能执行类似于top这种实时刷新的命令。

先改进数据全部传输的问题：

思路：客户端接受数据时，通过判断接收数据的大小与原来传送的数据大小进行比较，若是两者相等，则表示已经接收完毕，否则继续接收。

服务端代码不变，客户端代码如下：

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("localhost",12345))
while True:
    cmd = raw_input("Please input your command >>>: ")
    s.send(cmd)
    get_size = s.recv(1024)
    print("The msg is %s byte" % get_size)
    s.send("Please start transfer the data!")
    received_size = 0
    cmd_msg = " "
    while received_size < int(get_size):  #加入了一个循环
        data = s.recv(1024)
        received_size += int(len(data))
        cmd_msg += data
    else:
        print(cmd_msg)

这样至少可以处理类似于top -bn 1这样的有很多返回结果的数据。

需要注意：

　　　　在发送命令返回的数据时，我们使用了sendall而不是send，因为发送到也是有数据限制的，这样就相当于多次调用了send。可以先这样理解。

UDP C/S编写：

因为udp是无连接的，因此编写相对简单：

server端：

• • 　　导入socket模块
  •        建立udp套接字对象
  •        绑定端口
  •        进行交互

client端：

• •        导入socket模块
  •        建立udp套接字对象
  •        进行交互

一个简单的udp 实例如下：

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz

import socket
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(("localhost", 12465))

while True:
    print("Waiting for  the  connect...")
    data, addr = s.recvfrom(1024) # 返回两个数据，一个是接收到的数据，另一个是客户端的ip和端口组成的元组
    print("33[35;1m The client is %s at %s port 33[0m" % addr)
    s.sendto("[%s] 
 ---- %s" % (time.strftime("%y-%m-%d %H:%M:%S",  (time.localtime(time.time()))
) , data), addr)  # udp使用seldto发送时候，需要指定发送到的地址

# *-* coding:utf-8 *-*
# Auth: wangxz
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
ADDR = ("localhost", 12465)
while True: # 客户端不用建立连接，直接使用sendto发送即可
    data = raw_input("Please input your msg >>> : ")
    s.sendto(data, ADDR)
    msg, addr = s.recvfrom(1024)
    print(msg)

代码执行：