一、粘包现象
让我们基于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）
注意注意：
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
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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 act_res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,
stdout=subprocess.PIPE,
stdin=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE) act_err=act_res.stderr.read()
if act_err:
ret=act_err
else:
ret=act_res.stdout.read() conn.sendall(ret) 服务端
服务端
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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='') 客户端
客户端
上述程序是基于tcp的socket，在运行时会发生粘包
让我们再基于udp制作一个远程执行命令的程序
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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)
err=res.stderr.read()
print('错误====>',err)
if err:
back_msg=err
else:
back_msg=res.stdout.read()
print('返回结果',back_msg) #发消息
udp_server.sendto(back_msg,addr)
udp_server.close() 服务端
服务端
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='') 客户端
客户端
上述程序是基于udp的socket，在运行时永远不会发生粘包
二、什么是粘包
须知：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包，为何，且听我娓娓道来
首先需要掌握一个socket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。而UDP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。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。
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。
此外，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。收发两端（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，更有效的发到对方，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，而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，实验略
udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对一个一个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
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。
两种情况下会发生粘包
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_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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() 服务端
服务端
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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')) 客户端
客户端
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_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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() 服务端
服务端
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
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')) 客户端
客户端
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的数据传输请参考我的另一篇文章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
三、粘包问题的解决
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
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
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)
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() 服务端：定制稍微复杂一点的报头
服务端：定制稍微复杂一点的报头
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 客户端
客户端
笔记实例1：
#coding:utf-8
#买手机
import socket
import struct
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#绑定电话卡
ip_port=('192.168.16.114',8081)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(ip_port)
#开机
phone.listen(5)
#等待电话 #链接循环
while True:
conn,addr=phone.accept()
print('client addr',addr)
#通讯循环
while True:
try:
cmd=conn.recv(1024)
res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stdout=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE)
out_res=res.stdout.read()
err_res=res.stderr.read()
data_size=len(out_res)+len(err_res)
#发送报头
conn.send(struct.pack('i',data_size))
#发送数据部分
conn.send(out_res)
conn.send(err_res) except Exception:
break conn.close()
phone.close()
服务端
#买手机
import socket
import struct
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#拨通电话
# ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
ip_port = ('192.168.16.114', 8081)
phone.connect(ip_port)
# 通信循环
while True:
# 发消息
cmd = input('>>: ').strip()
if not cmd: continue
phone.send(bytes(cmd, encoding='utf-8')) #收报头
baotou=phone.recv(4)
data_size=struct.unpack('i',baotou)[0] # 收数据
recv_size=0
recv_data=b''
while recv_size < data_size:
data=phone.recv(1024)
recv_size+=len(data)
recv_data+=data print(recv_data.decode('utf-8'))
phone.close()
客户端
笔记实例2：
#coding:utf-8
#买手机
import socket
import struct
import json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#绑定电话卡
ip_port=('192.168.16.114',8081)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(ip_port)
#开机
phone.listen(5)
#等待电话 #链接循环
while True:
conn,addr=phone.accept()
print('client addr',addr)
#通讯循环
while True:
try:
cmd=conn.recv(1024)
res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stdout=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE)
out_res=res.stdout.read()
err_res=res.stderr.read()
data_size=len(out_res)+len(err_res)
head_dic={'data_size':data_size}
head_json=json.dumps(head_dic)
head_bytes=head_json.encode('utf-8') #part1:先发报头的长度
head_len=len(head_bytes)
conn.send(struct.pack('i',head_len))
#part2:再发送报头
conn.send(head_bytes)
#part3:最后发送数据部分
conn.send(out_res)
conn.send(err_res) except Exception:
break conn.close()
phone.close()
服务端
# 买手机
import socket
import struct
import json
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 拨通电话
# ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
ip_port = ('192.168.16.114', 8081)
phone.connect(ip_port)
# 通信循环
while True:
# 发消息
cmd = input('>>: ').strip()
if not cmd: continue
phone.send(bytes(cmd, encoding='utf-8')) # part1:先收报头的长度
head_struct=phone.recv(4)
head_len=struct.unpack('i',head_struct)[0] # part2:再收报头
head_bytes=phone.recv(head_len)
head_json=head_bytes.decode('utf-8') head_dic=json.loads(head_json)
print(head_dic)
data_size = head_dic['data_size'] #part3：最后收数据
recv_size = 0
recv_data = b''
while recv_size < data_size:
data = phone.recv(1024)
recv_size += len(data)
recv_data += data print(recv_data.decode('utf-8'))
phone.close()
客户端
四、FTP上传
#######################服务端########################
import socket
import struct
import json
import subprocess
import os class MYTCPServer:
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 server_dir='你要接收的路径（自己修改）' #注意windows里面路径\\是两个斜杠 def __init__(self, server_address, bind_and_activate=True):
"""Constructor. May be extended, do not override."""
self.server_address=server_address
self.socket = socket.socket(self.address_family,
self.socket_type)
if bind_and_activate:
try:
self.server_bind()
self.server_activate()
except:
self.server_close()
raise def server_bind(self):
"""Called by constructor to bind the socket.
"""
if self.allow_reuse_address:
self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
self.socket.bind(self.server_address)
self.server_address = self.socket.getsockname() def server_activate(self):
"""Called by constructor to activate the server.
"""
self.socket.listen(self.request_queue_size) def server_close(self):
"""Called to clean-up the server.
"""
self.socket.close() def get_request(self):
"""Get the request and client address from the socket.
"""
return self.socket.accept() def close_request(self, request):
"""Called to clean up an individual request."""
request.close() def run(self):
while True:
self.conn,self.client_addr=self.get_request()
print('from client ',self.client_addr)
while True:
try:
head_struct = self.conn.recv(4)
if not head_struct:break head_len = struct.unpack('i', head_struct)[0]
head_json = self.conn.recv(head_len).decode(self.coding)
head_dic = json.loads(head_json) print(head_dic)
#head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123}
cmd=head_dic['cmd']
if hasattr(self,cmd):
func=getattr(self,cmd)
func(head_dic)
except Exception:
break def put(self,args):
file_path=os.path.normpath(os.path.join(
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.conn.recv(self.max_packet_size)
f.write(recv_data)
recv_size+=len(recv_data)
print('recvsize:%s filesize:%s' %(recv_size,filesize)) tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080)) tcpserver1.run()
服务端-server
###########################客户端################################
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()
客户端-client