python網絡編程學習筆記（3）：socket網絡服務器

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        服務器和客戶端程序很類似，上節學習了客戶端程序，這一節將仔細學習一下利用socket建立TCP服務器和UDP服務器。

1、TCP連接的建立方法

 

        客戶端在建立一個TCP連接時一般需要兩步，而服務器的這個過程需要四步，具體見下面的比較。

 

步驟	TCP客戶端	TCP服務器
第一步	建立socket對象	建立socket對象
第二步	調用connect()建立一個和服務器的連接	設置socket選項（可選）
第三步	無	綁定到一個端口（也可以是一個指定的網卡）
第四步	無	偵聽連接

 

下面具體來講這四步的建立方法：

第一步，建立socket對象：這里與客戶端一樣，依然是：

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

第二步，設置和得到socket選項

python定義了setsockopt()和getsockopt()，一個是設置選項，一個是得到設置。這里主要使用setsockopt()，具體結構如下：

setsockopt(level,optname,value)

level定義了哪個選項將被使用。通常情況下是SOL_SOCKET，意思是正在使用的socket選項。它還可以通過設置一個特殊協議號碼來設置協議選項，然而對於一個給定的操作系統，大多數協議選項都是明確的，所以為了簡便，它們很少用於為移動設備設計的應用程序。

optname參數提供使用的特殊選項。關於可用選項的設置，會因為操作系統的不同而有少許不同。如果level選定了SOL_SOCKET，那么一些常用的選項見下表：

選項	意義	期望值
SO_BINDTODEVICE	可以使socket只在某個特殊的網絡接口（網卡）有效。也許不能是移動便攜設備	一個字符串給出設備的名稱或者一個空字符串返回默認值
SO_BROADCAST	允許廣播地址發送和接收信息包。只對UDP有效。如何發送和接收廣播信息包	布爾型整數
SO_DONTROUTE	禁止通過路由器和網關往外發送信息包。這主要是為了安全而用在以太網上UDP通信的一種方法。不管目的地址使用什么IP地址，都可以防止數據離開本地網絡	布爾型整數
SO_KEEPALIVE	可以使TCP通信的信息包保持連續性。這些信息包可以在沒有信息傳輸的時候，使通信的雙方確定連接是保持的	布爾型整數
SO_OOBINLINE	可以把收到的不正常數據看成是正常的數據，也就是說會通過一個標准的對recv()的調用來接收這些數據	布爾型整數
SO_REUSEADDR	當socket關閉后，本地端用於該socket的端口號立刻就可以被重用。通常來說，只有經過系統定義一段時間后，才能被重用。	布爾型整數

 

本節在學習時，用到了SO_REUSEADDR選項，具體寫法是：

S.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) 這里value設置為1，表示將SO_REUSEADDR標記為TRUE，操作系統會在服務器socket被關閉或服務器進程終止后馬上釋放該服務器的端口，否則操作系統會保留幾分鍾該端口。

下面的方法可以幫助給出該系統下python所支持的socket選項列表：

import socket

solist=[x for x in dir(socket) if x.startswith('SO_')]

solist.sort()

for x in solist:

    Print x

 

第三步：綁定socket

綁定即為服務器要求一個端口號。

S.bind((host,port))，其中host為服務器ip，通常為空，也可以綁定到一個特定的ip地址。Port為端口號。

第四步：偵聽連接。

利用listen()函數進行偵聽連接。該函數只有一個參數，其指明了在服務器實際處理連接的時候，允許有多少個未決（等待）的連接在隊列中等待。作為一個約定，很多人設置為5。如：s.listen(5)

 

2、簡單的TCP服務器實例

 

        這個建立一個簡單的TCP服務器和客戶端。

 

服務器端：TCP響應服務器，當與客戶端建立連接后，服務器顯示客戶端ip和端口，同時將接收的客戶端信息和'I get it!'傳給客戶端，此時等待輸入一個新的信息傳給客戶端。

 

客戶端：TCP客戶端,首先輸入服務器ip地址，然后輸入信息，回車后會得到服務器返回信息，然后等待服務器向其發送信息后退出。

 

具體代碼如下：

服務器端：tcpserver.py

# -*- coding: cp936 -*-
##tcp響應服務器，當與客戶端建立連接后，服務器顯示客戶端ip和端口，同時將接收的客戶端信息和'I get it!'傳給客戶端，此時等待輸入一個新的信息傳給客戶端。
##@小五義 http://www.cnblogs.com/xiaowuyi
import socket,traceback
host=''
port=12345
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
s.bind((host,port))
s.listen(1)

while 1:
    try:
        clientsock,clientaddr=s.accept()
    except KeyboardInterrupt:
        raise
    except:
        traceback.print_exc()
        continue
    try:
        print "連接來自：",clientsock.getpeername()
        while 1:
            data=clientsock.recv(4096)
            if not len(data):
                break
            print clientsock.getpeername()[0]+':'+str(data)
            clientsock.sendall(data)
            clientsock.sendall("\nI get it!\n")
            t=raw_input('input the word:')
            clientsock.sendall(t)
    except (KeyboardInterrupt,SystemExit):
        raise
    except:
        traceback.print_exc()

    try:
        clientsock.close()
    except KeyboardInterrupt:
        raise
    except:
        traceback.print_exc()

客戶端：tcpclient.py

# -*- coding: cp936 -*-
##tcp客戶端,首先輸入服務器ip地址，然后輸入信息，回車后會得到服務器返回信息，然后等待服務器向其發送信息后退出。
##@小五義 http://www.cnblogs.com/xiaowuyi
import socket,sys
port=12345
host=raw_input('輸入服務器ip:')
data=raw_input('輸入要發送的信息：')
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
try:
    s.connect((host,port))
except:
    print '連接錯誤！'
s.send(data)
s.shutdown(1)
print '發送完成。'
while 1:
    buf=s.recv(4096)
    if not len(buf):
        break
    sys.stdout.write(buf)
    

執行結果：

客戶端輸入hello，服務器端輸入ok，具體顯示結果是：

服務器端：

連接來自：('127.0.0.1',1945)

127.0.0.1:hello

Input the world:ok

客戶端：

輸入服務器ip:127.0.0.1

輸入要發送的信息：hello

發送完成。

hello

I get it!

ok

3、UDP服務器

    UDP服務器建立與TCP相類似，具體比較如下：

步驟	UDP	TCP
第一步	建立socket對象	建立socket對象
第二步	設置socket選項	設置socket選項
第三步	綁定到一個端口	綁定到一個端口
第四步	Recvfrom()	偵聽連接listen

這里利用UDP建立一個時間服務器。

 

代碼如下：

服務器端;serverudp.py

# -*- coding: cp936 -*-
##UDP服務器端,客戶端連接后，向其發送當前時間
##@小五義 http://www.cnblogs.com/xiaowuyi
import socket,traceback,time,struct
host=''
port=12345
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
s.bind((host,port))

while 1:
    try:
        message,address=s.recvfrom(8192)
        secs=int(time.time())
        reply=struct.pack("!I",secs)
        s.sendto(reply,address)
    except (KeyboardInterrupt,SystemExit):
        raise
    except:
        traceback.print_exc()

客戶端:clientudp.py

# -*- coding: cp936 -*-
##udp客戶端,向服務器發送一個空字符后，得到服務器返回時間
##@小五義 http://www.cnblogs.com/xiaowuyi
import socket,sys,struct,time
host=raw_input('輸入服務器地址：')
port=12345
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
s.sendto('',(host,port))
print "等待回復……"
buf=s.recvfrom(2048)[0]
if len(buf)!=4:
    print "回復錯誤%d:%s"%(len(buf),buf)
    sys.exit(1)
secs=struct.unpack("!I",buf)[0]
print time.ctime(int(secs))

運行結果：

首先運行服務器端，然后運行客戶端。

C:\>python clientudp.py  ##clientudp.py程序存放在在c盤下

輸入服務器地址：127.0.0.1

等待回復……

Mon Aug 06 17:09:17 2012