python之網路編程

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socket

 

Socket是應用程式層與TCP/IP協議族通訊的中間軟體抽象層，它是一組介面。在設計模式中，Socket其實就是一個門面模式，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket介面後面，對使用者來說，一組簡單的介面就是全部，讓Socket去組織資料，以符合指定的協議。

 

所以，我們無需深入理解tcp/udp協議，socket已經為我們封裝好了，我們只需要遵循socket的規定去編程，寫出的程式自然就是遵循tcp/udp標準的。

也有人將socket說成ip+port，ip是用來標識互連網中的一台主機的位置，而port是用來標識這台機器上的一個應用程式，ip地址是配置到網卡上的，而port是應用程式開啟的，
ip與port的綁定就標識了互連網中獨一無二的一個應用程式; 而程式的pid是同一台機器上不同進程或者線程的標識

 

通訊端

 

通訊端起源於 20 世紀 70 年代加利福尼亞大學伯克利分校版本的 Unix,即人們所說的 BSD Unix。 因此,有時人們也把通訊端稱為“伯克利通訊端”或“BSD 通訊端”。一開始,通訊端被設計用在同 一台主機上多個應用程式之間的通訊。這也被稱進程間通訊,或 IPC。通訊端有兩種（或者稱為有兩個種族）,分別是基於檔案型的和基於網路型的。 

 

基於檔案類型的通訊端：

通訊端家族的名字：AF_UNIX

unix一切皆檔案，基於檔案的通訊端調用的就是底層的檔案系統來取資料，兩個通訊端進程運行在同一機器，可以通過訪問同一個檔案系統間接完成通訊

 

基於網路類型的通訊端:

(還有AF_INET6被用於ipv6，還有一些其他的地址家族，不過，他們要麼是只用於某個平台，要麼就是已經被廢棄，或者是很少被使用，或者是根本沒有實現，所有地址家族中，AF_INET是使用最廣泛的一個，python支援很多種地址家族，但是由於我們只關心網路編程，所以大部分時候我麼只使用AF_INET)

 

通訊端工作流程：

一個生活中的情境。你要打電話給一個朋友，先撥號，朋友聽到電話鈴聲後提起電話，這時你和你的朋友就建立起了串連，就可以講話了。等交流結束，掛斷電話結束此次交談。 生活中的情境就解釋了這工作原理。

先從伺服器端說起。伺服器端先初始化Socket，然後與連接埠綁定(bind)，對連接埠進行監聽(listen)，調用accept阻塞，等待用戶端串連。在這時如果有個用戶端初始化一個Socket，然後串連伺服器(connect)，如果串連成功，這時用戶端與伺服器端的串連就建立了。用戶端發送資料請求，伺服器端接收請求並處理請求，然後把回應資料發送給用戶端，用戶端讀取資料，最後關閉串連，一次互動結束

 

socket模組用法:

 1 import socket 2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) 3 socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,預設值為 0。 4  5 擷取tcp/ip通訊端 6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 7  8 擷取udp/ip通訊端 9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)10 11 由於 socket 模組中有太多的屬性。我們在這裡破例使用了‘from module import *‘語句。使用 ‘from socket import *‘,我們就把 socket 模組裡的所有屬性都帶到我們的命名空間裡了,這樣能 大幅減短我們的代碼。12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

 

服務端通訊端函數:
s.bind() 綁定(主機,連接埠號碼)到通訊端
s.listen() 開始TCP監聽
s.accept() 被動接受TCP客戶的串連,(阻塞式)等待串連的到來

 

用戶端通訊端函數:
s.connect() 主動初始化TCP伺服器串連
s.connect_ex() connect()函數的擴充版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常

 

公用用途的通訊端函數:
s.recv() 接收TCP資料
s.send() 發送TCP資料(send在待發送資料量大於己端緩衝區剩餘空間時,資料丟失,不會發完)
s.sendall() 發送完整的TCP資料(本質就是迴圈調用send,sendall在待發送資料量大於己端緩衝區剩餘空間時,資料不丟失,迴圈調用send直到發完)
s.recvfrom() 接收UDP資料
s.sendto() 發送UDP資料
s.getpeername() 串連到當前通訊端的遠端的地址
s.getsockname() 當前通訊端的地址
s.getsockopt() 返回指定通訊端的參數
s.setsockopt() 設定指定通訊端的參數
s.close() 關閉通訊端

 

面向鎖的通訊端方法:

s.setblocking() 設定通訊端的阻塞與非阻塞模式
s.settimeout() 設定阻塞通訊端操作的逾時時間
s.gettimeout() 得到阻塞通訊端操作的逾時時間

基於TCP的通訊端編程

tcp是基於連結的，必須先啟動服務端，然後再啟動用戶端去連結服務端

 

tcp服務端 

1 ss = socket() #建立伺服器通訊端2 ss.bind()      #把地址綁定到通訊端3 ss.listen()      #監聽連結4 inf_loop:      #伺服器無限迴圈5     cs = ss.accept() #接受用戶端連結6     comm_loop:         #通訊迴圈7         cs.recv()/cs.send() #對話(接收與發送)8     cs.close()    #關閉用戶端通訊端9 ss.close()        #關閉伺服器通訊端(可選)

 

tcp用戶端

1 cs = socket()    # 建立客戶通訊端2 cs.connect()    # 嘗試串連伺服器3 comm_loop:        # 通訊迴圈4     cs.send()/cs.recv()    # 對話(發送/接收)5 cs.close()            # 關閉客戶通訊端

例子:

#_*_coding:utf-8_*___author__ = ‘Linhaifeng‘import socketip_port=(‘127.0.0.1‘,8081)#電話卡BUFSIZE=1024s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #買手機s.bind(ip_port) #手機插卡s.listen(5)     #手機待機while True:                         #新增接收連結迴圈,可以不停的接電話    conn,addr=s.accept()            #手機接電話    # print(conn)    # print(addr)    print(‘接到來自%s的電話‘ %addr[0])    while True:                         #新增通訊迴圈,可以不斷的通訊,收發訊息        msg=conn.recv(BUFSIZE)             #聽訊息,聽話        # if len(msg) == 0:break        #如果不加,那麼正在連結的用戶端突然斷開,recv便不再阻塞,死迴圈發生        print(msg,type(msg))        conn.send(msg.upper())          #發訊息,說話    conn.close()                    #掛電話s.close()                       #手機關機

服務端  

#_*_coding:utf-8_*___author__ = ‘Linhaifeng‘import socketip_port=(‘127.0.0.1‘,8081)BUFSIZE=1024s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)s.connect_ex(ip_port)           #撥電話while True:                             #新增通訊迴圈,用戶端可以不斷髮收訊息    msg=input(‘>>: ‘).strip()    if len(msg) == 0:continue    s.send(msg.encode(‘utf-8‘))         #發訊息,說話(只能發送位元組類型)    feedback=s.recv(BUFSIZE)                           #收訊息,聽話    print(feedback.decode(‘utf-8‘))s.close()                                       #掛電話

用戶端

 

問題：

這個是由於你的服務端仍然存在四次揮手的time_wait狀態在佔用地址（如果不懂，請深入研究1.tcp三向交握，四次揮手 2.syn洪水攻擊 3.伺服器高並發情況下會有大量的time_wait狀態的最佳化方法）

#加入一條socket配置，重用ip和連接埠phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加phone.bind((‘127.0.0.1‘,8080))

解決方案1

發現系統存在大量TIME_WAIT狀態的串連，通過調整linux核心參數解決，vi /etc/sysctl.conf編輯檔案，加入以下內容：net.ipv4.tcp_syncookies = 1net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 然後執行 /sbin/sysctl -p 讓參數生效。 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示開啟SYN Cookies。當出現SYN等待隊列溢出時，啟用cookies來處理，可防範少量SYN攻擊，預設為0，表示關閉；net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用於新的TCP串連，預設為0，表示關閉；net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示開啟TCP串連中TIME-WAIT sockets的快速回收，預設為0，表示關閉。net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統預設的 TIMEOUT 時間

解決方案2

 

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