Python网络编程笔记

1、说明

使用套接字进行网络编程，须要先了解一些有关网络编程的背景信息。

一、客户端/服务器架构:

• 服务器为一个或多个客户端提供所需的服务，存在的目的就是等待客户端的请求，并响应它们，而后等待更多的请求。
• 服务端创建以后，一般默认是永远处于工做之中，为一个接一个的客户端提供服务。

二、套接字（socket）：

• 在任何类型的通讯开始以前，网络应用程序必须建立套接字，能够理解为为电话插孔，没有他将不能进行通讯。至关于通讯端点。
• Python支持AF_UNIX（基于文件）、AF_INET（面向网络）的address family。也支持AF_NETLINK、AF_TIPC家族。网络编程中，将使用AF_INET。
• 套接字地址：主机-端口对。（host-port）
• 面向链接的套接字，通讯以前须要创建链接，通讯消息能够拆分红片断，而且每条消息片断都能到达目的地，而后按顺序组合在一块儿后将完整消息传递给正在等待的应用程序。实现这种类型的主要协议为TCP协议，必须使用SOCK_STREAM套接字类型。
• 无链接的套接字，在通讯以前不须要创建链接，传输过程当中是以总体发送，不能保证它的顺序性、可靠性和重复性，优势是高性能、廉价。使用协议为UDP协议，使用SOCK_DGRAM套接字类型。

三、socket阻塞与非阻塞，同步与异步的概念：

• 同步/异步主要针对Client端: 

同步：所谓同步，就是在c端发出一个功能调用时，在没有获得结果以前，该调用就不返回。也就是必须一件一件事作,等前一件作完了才能作下一件事。

例如普通B/S模式（同步）：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回 这个期间客户端浏览器不能干任何事

异步：异步的概念和同步相对。当c端一个异步过程调用发出后，调用者不能马上获得结果。实际处理这个调用的部件在完成后，经过状态、

通知和回调来通知调用者。

例如 ajax请求（异步）: 请求经过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然能够做其余事情）->处理完毕

• 阻塞/非阻塞主要针对Server端:

阻塞：调用是指调用结果返回以前，当前线程会被挂起（线程进入非可执行状态，在这个状态下，cpu不会给线程分配时间片，即线程暂停运行）。函数只有在获得结果以后才会返回。有人也许会把阻塞调用和同步调用等同起来，实际上他是不一样的。对于同步调用来讲，不少时候当前线程仍是激活的，只是从逻辑上当前函数没有返回而已。 例如，咱们在socket中调用recv函数，若是缓冲区中没有数据，这个函数就会一直等待，直到有数据才返回。而此时，当前线程还会继续处理各类各样的消息。

非阻塞：非阻塞和阻塞的概念相对应，指在不能马上获得结果以前，该函数不会阻塞当前线程，而会马上返回。

用取快递来举例就是：

阻塞：好比到你某个时候到A楼一层（假如是内核缓冲区）取快递，可是你不知道快递何时过来，你又不能干别的事，只能死等着。但你能够睡觉（进程处于休眠状态），由于你知道快递把货送来时必定会给你打个电话（假定必定能叫醒你）。

非阻塞：若是用轮询的方法，每隔5分钟到A楼一层(内核缓冲区）去看快递来了没有。若是没来，当即返回。而快递来了，就放在A楼一层，等你去取。

 

2、Python中的网络编程

使用到的主要模块就是socket模块。

一、建立TCP链接

通用TCP服务器的建立流程：

ss = socket()                  # 建立服务器套接字 
ss.bind()                      # 套接字与地址绑定
ss.listen                      # 监听链接
inf_loop:                      # 服务器无限循环
    cs = ss.accept()           # 接收客户端链接
    comm_loop:                 # 通讯循环
        cs.recv()/cs.send()    # 对话（接收/发送）
    cs.close()                 # 关闭客户端套接字
ss.close()                     # 关闭服务器套接字（可选）

 

示例：

TCP时间戳服务器（tsTserv.py）：

#!/usr/bin/python

from socket import * 
from time import ctime

HOST = ''
PORT = 21567
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)   #创建TCP链接
tcpSerSock.bind(ADDR)
tcpSerSock.listen(5)

while True:
    print 'waiting for new connection...'
    tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()
    print '...connected from:', addr

    while True:
        data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)
        if not data:
            break
        tcpCliSock.send('[%s] %s' % (       #返回客户端发送的数据并带上时间戳
            ctime(), data))
    tcpCliSock.close()
tcpSerSock.close()

 

通用TCP客户端的建立流程：

cs = socket()            # 建立客户端套接字
cs.connect()             # 尝试链接服务器
comm_loop:               # 通讯循环
    cs.send()/cs.recv()  # 对话（发送/接收）
cs.close()               # 关闭客户端套接字

示例：

TCP时间戳客户端：

#!/usr/bin/python

from socket import * 

HOST = 'localhost'
PORT = 21567
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcpCliSock.connect(ADDR)

while True:
    data = raw_input('> ')
    if not data:
        break
    tcpCliSock.send(data)
    data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)
    if not data:
        break
    print data

tcpCliSock.close()

 

执行TCP服务端和客户端

首先启动服务端，再用客户端链接。

客户端显示的是发送的数据和服务端返回带时间戳的数据：

服务端的输出只要是诊断性的：

建立UDP链接相比于TCP简单的多，这里就不演示了。

二、SocketServer模块

SocketServer简化了网络服务器的编写。它有4个类：TCPServer，UDPServer，UnixStreamServer，UnixDatagramServer。这4个类是同步进行处理的，另外经过ForkingMixIn和ThreadingMixIn类来支持异步。

建立服务器的步骤。首先，你必须建立一个请求处理类，它是BaseRequestHandler的子类并重载其handle()方法。其次，你必须实例化一个服务器类，传入服务器的地址和请求处理程序类。最后，调用handle_request()通常是调用其余事件循环或者使用select())或serve_forever()。集成ThreadingMixIn类时须要处理异常关闭。daemon_threads指示服务器是否要等待线程终止，要是线程互相独立，必需要设置为True，默认是False。

不管用什么网络协议，服务器类有相同的外部方法和属性。该模块在python3中已经改名为socketserver。

这里不做研究和演示。

三、Twisted框架介绍

Twisted是用Python实现的基于事件驱动的网络引擎框架。Twisted诞生于2000年初，在当时的网络游戏开发者看来，不管他们使用哪一种语言，手中都鲜有可兼顾扩展性及跨平台的网络库。Twisted的做者试图在当时现有的环境下开发游戏，这一步走的很是艰难，他们迫切地须要一个可扩展性高、基于事件驱动、跨平台的网络开发框架，为此他们决定本身实现一个，并从那些以前的游戏和网络应用程序的开发者中学习，汲取他们的经验教训。

Twisted支持许多常见的传输及应用层协议，包括TCP、UDP、SSL/TLS、HTTP、IMAP、SSH、IRC以及FTP。就像Python同样，Twisted也具备“内置电池”（batteries-included）的特色。Twisted对于其支持的全部协议都带有客户端和服务器实现，同时附带有基于命令行的工具，使得配置和部署产品级的Twisted应用变得很是方便。

本文不做研究和演示。

3、参考资料

参考书籍：Python核心编程（第三版）

参考网址：http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7453390

                https://my.oschina.net/u/1433482/blog/190612