Socket通信

发表于 Linux 2018-08-01 5:05 阅读量: 1,145

什么是Socket？

Socket的中文是“套接字”。英文含义：插座。我们建立连接就像把插头插在这个插座上，创建一个Socket实例开始监听后，这个电话插座就时刻监听着消息的传入，谁拨通我这个“IP地址和端口”，我就接通谁。

实际上，Socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口，供应用层调用实现进程在网络中的通信。Socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件的思想下，进程间通信就被冠名为文件描述符（file desciptor），Socket是一种“打开—读/写—关闭”模式的实现，服务器和客户端各自维护一个“文件”，在建立连接打开后，可以向文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

另外我们经常说到的Socket所在位置如下图：

Socket通信过程

Socket保证了不同计算机之间的通信，也就是网络通信。对于网站，通信模型是服务器与客户端之间的通信。两端都建立了一个Socket对象，然后通过Socket对象对数据进行传输。通常服务器处于一个无限循环，等待客户端的连接。

一图胜千言，下面是面向连接的TCP时序图：

客户端过程：

客户端的过程比较简单，创建Socket，连接服务器，将Socket与远程主机连接（注意：只有TCP才有“连接”的概念，一些Socket比如UDP、ICMP和ARP没有“连接”的概念），发送数据，读取响应数据，直到数据交换完毕，关闭连接，结束TCP对话。

import socket
import sys

if __name__ == '__main__':
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建Socket连接
    sock.connect(('127.0.0.1', 8001))  # 连接服务器
    while True:
        data = input('Please input data:')
        if not data:
            break
        try:
            sock.sendall(data)
        except socket.error as e:
            print('Send Failed...', e)
            sys.exit(0)
        print('Send Successfully')

        res = sock.recv(4096)  # 获取服务器返回的数据，还可以用recvfrom()、recv_into()等
        print(res)
    sock.close()

sock.sendall(data)

这里也可用send()方法：不同在于sendall()在返回前会尝试发送所有数据，并且成功时返回None，而send()则返回发送的字节数量，失败时都抛出异常。

服务端过程：

咱再来聊聊服务端的过程，服务端先初始化Socket，建立流式套接字，与本机地址及端口进行绑定，然后通知TCP，准备好接收连接，调用accept()阻塞，等待来自客户端的连接。如果这时客户端与服务器建立了连接，客户端发送数据请求，服务器接收请求并处理请求，然后把响应数据发送给客户端，客户端读取数据，直到数据交换完毕。最后关闭连接，交互结束。

import socket
import sys

if __name__ == '__main__':
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建Socket连接（TCP）
    print('Socket Created')

    try:
        sock.bind(('127.0.0.1', 8001))  # 配置Socket，绑定IP地址和端口号
    except socket.error as e:
        print('Bind Failed...', e)
        sys.exit(0)

    sock.listen(5)  # 设置最大允许连接数，各连接和Server的通信遵循FIFO原则

    while True:  # 循环轮询Socket状态，等待访问
        conn, addr = sock.accept()
        try:
            conn.settimeout(10)  # 获得一个连接，然后开始循环处理这个连接发送的信息

            # 如果要同时处理多个连接，则下面的语句块应该用多线程来处理
            while True:
                data = conn.recv(1024)
                print('Get value ' + data, end='')
                if not data:
                    print('Exit Server', end='')
                    break
                conn.sendall('OK')  # 返回数据
        except socket.timeout:  # 建立连接后，该连接在设定的时间内没有数据发来，就会引发超时
            print('Time out')

        conn.close()  # 当一个连接监听循环退出后，连接可以关掉
    sock.close()

conn, addr = sock.accept()

调用accept()时，Socket会进入“waiting”状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。accept()返回一个含有两个元素的元组(conn, addr)。第一个元素conn是新的Socket对象，服务器必须通过它与客户通信；第二个元素addr是客户的IP地址及端口。

data = conn.recv(1024)

接下来是处理阶段，服务器和客户端通过send()和recv()通信（传输数据）。
服务器调用send()，并采用字符串形式向客户发送信息，send()返回已发送的字符个数。
服务器调用recv()从客户接收信息。调用recv()时，服务器必须指定一个整数，它对应于可通过本次方法调用来接收的最大数据量。recv()在接收数据时会进入“blocked”状态，最后返回一个字符串，用它表示收到的数据。如果发送的数据量超过了recv()所允许的，数据会被截短。多余的数据将缓冲于接收端，以后调用recv()时，多余的数据会从缓冲区删除（以及自上次调用recv()以来，客户可能发送的其它任何数据）。传输结束，服务器调用Socket的close()关闭连接。