Python Socket 网络编程 (服务器端编程)

2023-12-29 17:42:04

服务器端主要做以下工作：

  • 打开 socket
  • 绑定到特定的地址以及端口上
  • 监听连接
  • 建立连接
  • 接收/发送数据

上面已经介绍了如何创建 socket 了，下面一步是绑定。

绑定 socket

函数 bind 可以用来将 socket 绑定到特定的地址和端口上，它需要一个 sockaddr_in 结构作为参数：

import socket

import sys

HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces

PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port

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

print 'Socket created'

try:

    s.bind((HOST, PORT))

except socket.error , msg:

    print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]

    sys.exit()

print 'Socket bind complete'

绑定完成之后，接下来就是监听连接了。

监听连接

函数 listen 可以将 socket 置于监听模式：

s.listen(10)

print 'Socket now listening'

该函数带有一个参数称为 backlog，用来控制连接的个数。如果设为 10，那么有 10 个连接正在等待处理，此时第 11 个请求过来时将会被拒绝。

接收连接

当有客户端向服务器发送连接请求时，服务器会接收连接：

#wait to accept a connection - blocking call

conn, addr = s.accept()

#display client information

print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

'''

Socket created

Socket bind complete

Socket now listening

'''

此时，该程序在 8888 端口上等待请求的到来。不要关掉这个程序，让它一直运行，现在客户端可以通过该端口连接到 socket。我们用 telnet 客户端来测试，打开一个终端，输入 telnet localhost 8888：

$ telnet localhost 8888

Trying 127.0.0.1...

Connected to localhost.

Escape character is '^]'.

Connection closed by foreign host.

这时服务端输出会显示：

$ python server.py

Socket created

Socket bind complete

Socket now listening

Connected with 127.0.0.1:59954

我们观察到客户端已经连接上服务器了。在建立连接之后，我们可以用来与客户端进行通信。下面例子演示的是，服务器建立连接之后，接收客户端发送来的数据，并立即将数据发送回去，下面是完整的服务端程序：

import socket

import sys

HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces

PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port

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

print 'Socket created'

try:

    s.bind((HOST, PORT))

except socket.error , msg:

    print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]

    sys.exit()

print 'Socket bind complete'

s.listen(10)

print 'Socket now listening'

#wait to accept a connection - blocking call

conn, addr = s.accept()

print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

#now keep talking with the client

data = conn.recv(1024)

conn.sendall(data)

conn.close()

s.close()

在一个终端中运行这个程序，打开另一个终端，使用 telnet 连接服务器，随便输入字符串，你会看到：

$ telnet localhost 8888

Trying 127.0.0.1...

Connected to localhost.

Escape character is '^]'.

happy

happy

Connection closed by foreign host.

客户端（telnet）接收了服务器的响应。

我们在完成一次响应之后服务器立即断开了连接，而像 www.google.com 这样的服务器总是一直等待接收连接的。我们需要将上面的服务器程序改造成一直运行，最简单的办法是将 accept 放到一个循环中，那么就可以一直接收连接了。

保持服务

我们可以将代码改成这样让服务器一直工作：

import socket

import sys

HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces

PORT = 5000 # Arbitrary non-privileged port

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

print 'Socket created'

try:

    s.bind((HOST, PORT))

except socket.error , msg:

    print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]

    sys.exit()

print 'Socket bind complete'

s.listen(10)

print 'Socket now listening'

#now keep talking with the client

while 1:

    #wait to accept a connection - blocking call

    conn, addr = s.accept()

    print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

    data = conn.recv(1024)

    reply = 'OK...' + data

    if not data:

        break

    conn.sendall(reply)

conn.close()

s.close()

现在在一个终端下运行上面的服务器程序，再开启三个终端，分别用 telnet 去连接，如果一个终端连接之后不输入数据其他终端是没办法进行连接的，而且每个终端只能服务一次就断开连接。这从代码上也是可以看出来的。

这显然也不是我们想要的，我们希望多个客户端可以随时建立连接，而且每个客户端可以跟服务器进行多次通信，这该怎么修改呢？

处理连接

为了处理每个连接，我们需要将处理的程序与主程序的接收连接分开。一种方法可以使用线程来实现，主服务程序接收连接，创建一个线程来处理该连接的通信，然后服务器回到接收其他连接的逻辑上来。

import socket

import sys

from thread import *

HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces

PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port

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

print 'Socket created'

#Bind socket to local host and port

try:

    s.bind((HOST, PORT))

except socket.error , msg:

    print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]

    sys.exit()

print 'Socket bind complete'

#Start listening on socket

s.listen(10)

print 'Socket now listening'

#Function for handling connections. This will be used to create threads

def clientthread(conn):

    #Sending message to connected client

    conn.send('Welcome to the server. Type something and hit enter\n') #send only takes string

    #infinite loop so that function do not terminate and thread do not end.

    while True:

        #Receiving from client

        data = conn.recv(1024)

        reply = 'OK...' + data

        if not data:

            break

        conn.sendall(reply)

    #came out of loop

    conn.close()

#now keep talking with the client

while 1:

    #wait to accept a connection - blocking call

    conn, addr = s.accept()

    print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

    #start new thread takes 1st argument as a function name to be run, second is the tuple of arguments to the function.

    start_new_thread(clientthread ,(conn,))

s.close()

再次运行上面的程序，打开三个终端来与主服务器建立 telnet 连接，这时候三个客户端可以随时接入，而且每个客户端可以与主服务器进行多次通信。

telnet 终端下可能输出如下：

$ telnet localhost 8888

Trying 127.0.0.1...

Connected to localhost.

Escape character is '^]'.

Welcome to the server. Type something and hit enter

hi

OK...hi

asd

OK...asd

cv

OK...cv

要结束 telnet 的连接，按下 Ctrl-] 键，再输入 close 命令。

服务器终端的输出可能是这样的：

$ python server.py

Socket created

Socket bind complete

Socket now listening

Connected with 127.0.0.1:60730

Connected with 127.0.0.1:60731
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