python network programming tutorial

关于网络编程以及socket 等一些概念和函数介绍就不再重复了，这里示例性用python 编写客户端和服务器端。

一、最简单的客户端流程：

1. Create a socket

2. Connect to remote server

3. Send some data

4. Receive a reply

 Python Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

#Socket client example in python   import socket   #for sockets import sys  #for exit import struct import time   #create an INET, STREAMing socket try:     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) except socket.error:     print 'Failed to create socket'     sys.exit()       print 'Socket Created'   host = 'www.google.com'; port = 80;   try:     remote_ip = socket.gethostbyname( host )   except socket.gaierror:     #could not resolve     print 'Hostname could not be resolved. Exiting'     sys.exit()   #Connect to remote server s.connect((remote_ip , port))   print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip   #Send some data to remote server message = "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n"   try :     #Set the whole string     s.sendall(message) except socket.error:     #Send failed     print 'Send failed'     sys.exit()   print 'Message send successfully'   def recv_timeout(the_socket,timeout=2):     #make socket non blocking     the_socket.setblocking(0)           #total data partwise in an array     total_data=[];     data='';           #beginning time     begin=time.time()     while 1:         #if you got some data, then break after timeout         if total_data and time.time()-begin > timeout:             break                   #if you got no data at all, wait a little longer, twice the timeout         elif time.time()-begin > timeout*2:             break                   #recv something         try:             data = the_socket.recv(8192)             if data:                 total_data.append(data)                 #change the beginning time for measurement                 begin=time.time()             else:                 #sleep for sometime to indicate a gap                 time.sleep(0.1)         except:             pass           #join all parts to make final string     return ''.join(total_data)   #get reply and print print recv_timeout(s)   #Close the socket s.close()

需要注意的是也许http 响应数据比较大，要经过多次才能完整接收，设置socket 非阻塞，设定timeout，最后join 数据；因为我们并不知道具体数据到底多大，故不能这样使用 datasock.recv(4096 , socket.MSG_WAITALL); 如果最后一次来的数据不够4096，那么将一直阻塞。输出如下：



二、最简单的服务器端流程：

1. Open a socket

2. Bind to a address(and port).

3. Listen for incoming connections.

4. Accept connections

5. Read/Send

 Python Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

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'   #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()

三、上述程序的缺点是每个连接上来就回应一次就不再搭理了，显然不可取，用多线程改进如下：

 Python Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

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()

即每accept 返回一个连接，就创建一个线程对其服务。

启动server，然后开两个窗口telnet 上去，如下：





四、接下来，我们再用select 来实现，函数原型如下：

read_sockets,write_sockets,error_sockets = select(read_fds , write_fds, except_fds [, timeout]);

 Python Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

#Socket server in python using select function import socket, select #Function to broadcast chat messages to all connected clients def broadcast_data(sock, message):     #Do not send the message to master socket and the client who has send us the message     for socket in CONNECTION_LIST:         if socket != server_socket and socket != sock:             try:                 socket.send(message)             except:                 #broken socket connection may be, chat client pressed ctrl+c for example                 socket.close()                 CONNECTION_LIST.remove(socket) if __name__ == "__main__":     CONNECTION_LIST = [] #list of socket clients      RECV_BUFFER = 4096 #Advisable to keep it as an exponent of 2     PORT = 5000     server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)     #this has no effect, why?     server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)     server_socket.bind(("0.0.0.0", PORT))     server_socket.listen(10)     #Add server socket to the list of readable connections     CONNECTION_LIST.append(server_socket)     print "Chat server started on port " + str(PORT)     while 1:         #Get the list sockets which are ready to be read through select         read_sockets, write_sockets, error_sockets = select.select(CONNECTION_LIST, [], [])         for sock in read_sockets:             #New connection             if sock == server_socket:                 #handle the case in which there is a new connection recieved through server_socket                 sockfd, addr = server_socket.accept()                 CONNECTION_LIST.append(sockfd)                 print "Client (%s, %s) connected" % addr                          #Some incoming message from a client             else:                 #Data recieved from client, process it                 try:                     #In windows, sometimes when a Tcp program closes abruptly                     #a "Connection reset by peer" exception will be thrown                     data = sock.recv(RECV_BUFFER)                     #echo back the client message                     if data:                         sock.send('Ok...' + data)                                  #client disconnected, so remove from socket list                 except:                     broadcast_data(sock, "Client (%s, %s) is offline" % addr)                     print "Client (%s, %s) is offline" % addr                     sock.close()                     CONNECTION_LIST.remove(sock)                     continue     server_socket.close()

五、最后使用poll 来实现，如下：

launcelot.py

 Python Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

#!/usr/bin/env python #coding=utf-8 #Constants and routines for supporting a certain network conversation. import sys, socket PORT = 1060 qa = (('What is your name?', 'My name is Sir Launcelot of Camelot.'),         ('What is your quest?', 'To seek the Holy Grail.'),         ('What is your favorite color?', 'Blue.')) qadict = dict(qa) def recv_until(sock, suffix):     message = ''     while not message.endswith(suffix):         data = sock.recv(4096)         if not data:             raise EOFError('socket closed before we saw %r' % suffix)         message += data     return message def setup():     if len(sys.argv) != 2:         print >>sys.stderr, 'usage: %s interface' % sys.argv[0]         exit(2)     interface = sys.argv[1]     sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)     sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)     sock.bind((interface, PORT))     sock.listen(128)     print 'Ready and listening at %r port %d' % (interface, PORT)     return sock

poll_server.py

 Python Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

# An event-driven approach to serving several clients with poll(). import launcelot import select listen_sock = launcelot.setup() sockets = {listen_sock.fileno():listen_sock} requests = {} responses = {} poll = select.poll() poll.register(listen_sock, select.POLLIN) while True:     for fd, event in poll.poll():         sock = sockets[fd]         #Removed closed sockets from our list.         if event & (select.POLLHUP | select.POLLERR | select.POLLNVAL):             poll.unregister(fd)             del sockets[fd]             requests.pop(sock, None)             responses.pop(sock, None)                  #Accept connections from new sockets.         elif sock is listen_sock:             newsock, sockname = sock.accept()             newsock.setblocking(False)             fd = newsock.fileno()             sockets[fd] = newsock             poll.register(fd, select.POLLIN)             requests[newsock] = ''                  #Collect incoming data until it forms a question.         elif event & select.POLLIN:             data = sock.recv(4096)             if not data: #end of file                 sock.close()    # make POLLNVAL happen next time                 continue             requests[sock] += data.replace('\r\n', '')             if '?' in requests[sock]:                 question = requests.pop(sock)                 answer = dict(launcelot.qa)[question]                 poll.modify(sock, select.POLLOUT)                 responses[sock] = answer                  #Send out pieces of each reply until they are all sent         elif event & select.POLLOUT:             response = responses.pop(sock)             n = sock.send(response)             if n < len(response):                 responses[sock] = response[n:]             else:                 poll.modify(sock, select.POLLIN)                 requests[sock] = ''

客户端需要发送launcelot.qa 其中一个问题，然后server 索引到答案发回给客户端。

参考：

http://www.binarytides.com/

《Foundations of Python Network Programming》