多線程實現tcp聊天服務器

 

多線程tcp  server & client 

 

tcp服務端(多線程)：

from socket import *
from threading import Thread

def client(socket_client, msg_addr):
    print(">>>有新客戶端連接<<<")
    try:
        while True:
            # 接受客戶端發來的信息
            msg = socket_client.recv(1024)
            if msg:
                print("%s--> %s" % (msg_addr, msg.decode('utf-8')))
            else:
                print(msg_addr)
                print("客戶端已斷開連接...")
                break
    except:
        socket_client.close()


def main():
    #建立一個套接字， AF_INET 表示遵從IPv4協議，SOCK_STREAM（流） 表示使用的是tcp協議傳輸
    # 若使用UDP協議傳輸， 則使用SOCK_DGRAM(數據報）
    server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

    # 重復使用綁定的信息
    # 此處若服務端成為tcp四次揮手的第一次，那么服務端最后將等待 2MSL 的時間來接受客戶端可能發來的ack
    # 在這段時間內，若服務器想重復執行，之前被占用的端口等服務不被釋放，導致服務器不能被執行
    #此處加上這句話則解決了這個問題
    server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)

    msg_server = ("localhost", 7788)
    # 綁定本地的7788端口
    server.bind(msg_server)
    #開始監聽
    #此處的listen中的值表示處於半連接和以連接狀態的client總和
    server.listen(5)
    try:
        while True:
            #與客戶端建立連接
            # socket_client表示為這個客戶端創建出了包含tcp三次握手信息的新的套接字
            # msg_addr 包含這個客戶端的信息
            socket_client, msg_addr = server.accept()
            #為每一個連接服務端的客戶端創建出一個單獨的線程，並傳入上面的兩個參數
            t = Thread(target=client, args=(socket_client,msg_addr))
            #在多線程中，創建的socket都共用一個socket_client,所以此時這個套接字不能被關閉
            #線程只是在cpu的某一個核心中不斷的重復切換調用函數而已，所以數據其實都是一份，也是多線程中的數據可以共享的原因
            t.start()

    finally:
        server.close()

if __name__ == "__main__":
    main()

 

 tcp服務端(多進程)：

from socket import *
from multiprocessing import *

def client(socket_client, msg_addr):
    print(">>>有新客戶端連接<<<")
    try:
        while True:
            msg = socket_client.recv(1024)
            if msg:
                print("%s--> %s" % (msg_addr, msg.decode('utf-8')))
            else:
                print(msg_addr)
                print("客戶端已斷開連接...")
                break
    except:
        socket_client.close()


def main():
    server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)

    msg_server = ("localhost", 7788)

    server.bind(msg_server)

    server.listen(5)
    try:
        while True:
            socket_client, msg_addr = server.accept()
            t = Process(target=client, args=(socket_client,msg_addr))
            #創建一個子進程時，會向子進程中復制一份資源，所以主進程中的套接字可以關閉
            #在多進程中，創建一個進程即表示占用某一個cpu的資源，創建的進程比較多時，這些進程就會在cpu之間輪流占用
            t.start()
            socket_client.close()

    finally:
        server.close()

if __name__ == "__main__":
    main()

 

 

 tcp客戶端：

 

from socket import *

client = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

server_msg = ("localhost",7788)
#連接服務器
client.connect(server_msg)

while True:
    send = input("要發送的文本內容:")
    if send == 'q':
        break

    else:
        client.send((send).encode("utf-8"))
        print("發送成功！")

client.close()

 

 

 

 

 

關於tcp通信過程中的三次握手、四次揮手的過程

三次握手:

此過程中：

第一次握手，客戶端先發一個SYN請求並附帶一個J的值給服務端

第二次握手，服務端收到請求后解堵塞，發送一個SYN請求並附帶一個K值，還發送了第一次握手后對客戶端的響應包並附帶在之前接收到的J值的基礎上加上1，即J+1

第三次握手，客戶端收到服務端發來的SYN請求和K值后，再發送一個K+1的響應包給服務端

至此，三次握手成功完成，客戶端和服務端之間成功建立tcp鏈接

 

 

四次揮手：

 

此過程中：

第一次揮手：客戶端調用了close，發送一個結束請求附帶一個x+2的值，和一個y+1的響應包給服務端

第二次揮手：服務端發送x+3的響應包給客戶端（其實每次的響應包的附帶值都是在之前接收到的seq的值上加上1的結果）

第三次揮手：服務端調用close，發送一個結束seq附帶一個y+1的值給客戶端，此時服務端成功斷開連接

第四次揮手：客戶端接收到服務端的響應包和FIN請求后，回遞一個y+2的響應包給服務端，此時的客戶端進入time_wait狀態，即繼續等待2MSL的時間再完全斷開鏈接（至於為什么要等待2MSL的時間，請看下文的MSL詳解     ^_^     )

要點：在四次揮手的過程中，哪一方先調用close， 哪一方就會在第三次揮手后繼續等待2MSL的時間

 

tcp通信過程中的2MSL的問題：

 

2MSL即為在四次揮手的第三次過程中，先發起中斷連接的一方將會繼續等待2倍的MSL時間后再完全中斷tcp連接

 

MSL即為一個數據包在網絡上存活的最長時間，即數據包從被發送到被接收所經歷的最長時間

等待2倍的MSL時間就是因為防止服務端沒收到最后一次的ACK，即在2MSL的時間內，若服務端沒收到最后的ACK，在超時時間（MSL）后，服務端會認為客戶端沒收到第三次揮手中的FIN，這時服務端會再發一份FIN，這時一共經歷了2MSL的時間，而客戶端此時等待了2MSL的時間，正好可以接收這一次服務端重發的FIN請求，從而有效的保證了所有的請求和回應都會被對方接收