一.客户端/服务器架构
1.硬件c/s架构（打印机）
2.软件c/s架构
互联网中处处是c/s架构
浏览的网页就是如此
C/S架构与socket的关系
socket就是为了完成c/s架构的开发
二.socket是什么
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
也有人将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识
三.套接字发展史及分类
1. 基于文件类型的套接字：
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
2. 基于网络类型的套接字：
套接字家族的名字：AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)
四. 套接字的工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理。
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束
socket（）模块函数用法
import socketsocket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)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,默认值为 0。获取tcp/ip套接字tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)获取udp/ip套接字udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
服务端套接字函数 s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字 s.listen() 开始TCP监听 s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来 客户端套接字函数 s.connect() 主动初始化TCP服务器连接 s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常 公共用途的套接字函数 s.recv() 接收TCP数据 s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完) s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完) s.recvfrom() 接收UDP数据 s.sendto() 发送UDP数据 s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址 s.getsockname() 当前套接字的地址 s.getsockopt() 返回指定套接字的参数 s.setsockopt() 设置指定套接字的参数 s.close() 关闭套接字 面向锁的套接字方法 s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式 s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间 s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间 面向文件的套接字的函数 s.fileno() 套接字的文件描述符 s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件
1：用打电话的流程快速描述socket通信2：服务端和客户端加上基于一次链接的循环通信3：客户端发送空，卡主，证明是从哪个位置卡的服务端：from socket import *phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)phone.bind(('127.0.0.1',8081))phone.listen(5)conn,addr=phone.accept()while True: data=conn.recv(1024) print('server===>') print(data) conn.send(data.upper())conn.close()phone.close()客户端：from socket import *phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)phone.connect(('127.0.0.1',8081))while True: msg=input('>>: ').strip() phone.send(msg.encode('utf-8')) print('client====>') data=phone.recv(1024) print(data)说明卡的原因：缓冲区为空recv就卡住，引出原理图4.演示客户端断开链接，服务端的情况，提供解决方法5.演示服务端不能重复接受链接，而服务器都是正常运行不断来接受客户链接的6:简单演示udp服务端from socket import *phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)phone.bind(('127.0.0.1',8082))while True: msg,addr=phone.recvfrom(1024) phone.sendto(msg.upper(),addr)客户端from socket import *phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)while True: msg=input('>>: ') phone.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8082)) msg,addr=phone.recvfrom(1024) print(msg)udp客户端可以并发演示udp客户端可以输入为空演示，说出recvfrom与recv的区别，暂且不提tcp流和udp报的概念，留到粘包去说读者勿看：socket实验推演流程
五.基于TCP的套接字
tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端
tcp服务端
ss = socket() #创建服务器套接字ss.bind() #把地址绑定到套接字ss.listen() #监听链接inf_loop: #服务器无限循环 cs = ss.accept() #接受客户端链接 comm_loop: #通讯循环 cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送) cs.close() #关闭客户端套接字ss.close() #关闭服务器套接字(可选)
tcp客户端
1 cs = socket() # 创建客户套接字2 cs.connect() # 尝试连接服务器3 comm_loop: # 通讯循环4 cs.send()/cs.recv() # 对话(发送/接收)5 cs.close() # 关闭客户套接字
socket通信打电话流程的一般与改进
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketip_port=('127.0.0.1',9000) #电话卡BUFSIZE=1024 #收发消息的尺寸s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机s.bind(ip_port) #手机插卡s.listen(5) #手机待机conn,addr=s.accept() #手机接电话# print(conn)# print(addr)print('接到来自%s的电话' %addr[0])msg=conn.recv(BUFSIZE) #听消息,听话print(msg,type(msg))conn.send(msg.upper()) #发消息,说话conn.close() #挂电话s.close() #手机关机服务端 #_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketip_port=('127.0.0.1',9000)BUFSIZE=1024s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)s.connect_ex(ip_port) #拨电话s.send('linhaifeng nb'.encode('utf-8')) #发消息,说话(只能发送字节类型)feedback=s.recv(BUFSIZE) #收消息,听话print(feedback.decode('utf-8'))s.close() #挂电话客户端 加上链接循环与通信循环
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketip_port=('127.0.0.1',8081)#电话卡BUFSIZE=1024s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机s.bind(ip_port) #手机插卡s.listen(5) #手机待机while True: #新增接收链接循环,可以不停的接电话 conn,addr=s.accept() #手机接电话 # print(conn) # print(addr) print('接到来自%s的电话' %addr[0]) while True: #新增通信循环,可以不断的通信,收发消息 msg=conn.recv(BUFSIZE) #听消息,听话 # if len(msg) == 0:break #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生 print(msg,type(msg)) conn.send(msg.upper()) #发消息,说话 conn.close() #挂电话s.close() #手机关机服务端改进版 #_*_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) #拨电话while True: #新增通信循环,客户端可以不断发收消息 msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue s.send(msg.encode('utf-8')) #发消息,说话(只能发送字节类型) feedback=s.recv(BUFSIZE) #收消息,听话 print(feedback.decode('utf-8'))s.close() #挂电话客户端改进版
六.基于UDP的套接字
udp是无链接的，先启动哪一端都不会报错
udp服务端
1 ss = socket() #创建一个服务器的套接字2 ss.bind() #绑定服务器套接字3 inf_loop: #服务器无限循环4 cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)5 ss.close() # 关闭服务器套接字
udp客户端
cs = socket() # 创建客户套接字comm_loop: # 通讯循环 cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话(发送/接收)cs.close() # 关闭客户套接字
udp套接字简单示例
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketip_port=('127.0.0.1',9000)BUFSIZE=1024udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)udp_server_client.bind(ip_port)while True: msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE) print(msg,addr) udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)udp服务端 #_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketip_port=('127.0.0.1',9000)BUFSIZE=1024udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)while True: msg=input('>>: ').strip() if not msg:continue udp_server_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) back_msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE) print(back_msg.decode('utf-8'),addr)udp客户端
时间服务器
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'from socket import *from time import strftimeip_port=('127.0.0.1',9000)bufsize=1024tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)tcp_server.bind(ip_port)while True: msg,addr=tcp_server.recvfrom(bufsize) print('===>',msg) if not msg: time_fmt='%Y-%m-%d %X' else: time_fmt=msg.decode('utf-8') back_msg=strftime(time_fmt) tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)tcp_server.close()ntp服务端 #_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'from socket import *ip_port=('127.0.0.1',9000)bufsize=1024tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)while True: msg=input('请输入时间格式(例%Y %m %d)>>: ').strip() tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) data=tcp_client.recv(bufsize) print(data.decode('utf-8'))tcp_client.close()ntp客户端
七.粘包现象
让我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序（1：执行错误命令 2：执行ls 3：执行ifconfig）
注意注意注意：
res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)的结果的编码是以当前所在的系统为准的，如果是windows，那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的，在接收端需要用GBK解码
且只能从管道里读一次结果
注意：命令ls -l ; lllllll ; pwd 的结果是既有正确stdout结果，又有错误stderr结果
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'from socket import *import subprocessip_port=('127.0.0.1',8080)BUFSIZE=1024tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)tcp_socket_server.bind(ip_port)tcp_socket_server.listen(5)while True: conn,addr=tcp_socket_server.accept() print('客户端',addr) while True: cmd=conn.recv(BUFSIZE) if len(cmd) == 0:break res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) stderr=act_res.stderr.read() stdout=act_res.stdout.read() conn.send(stderr) conn.send(stdout)服务端 #_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketBUFSIZE=1024ip_port=('127.0.0.1',8080)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)res=s.connect_ex(ip_port)while True: msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8')) act_res=s.recv(BUFSIZE) print(act_res.decode('utf-8'),end='')客户端 上述程序是基于tcp的socket，在运行时会发生粘包
让我们再基于udp制作一个远程执行命令的程序
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'from socket import *import subprocessip_port=('127.0.0.1',9003)bufsize=1024udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)udp_server.bind(ip_port)while True: #收消息 cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize) print('用户命令----->',cmd) #逻辑处理 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE) stderr=res.stderr.read() stdout=res.stdout.read() #发消息 udp_server.sendto(stderr,addr) udp_server.sendto(stdout,addr)udp_server.close()服务端 from socket import *ip_port=('127.0.0.1',9003)bufsize=1024udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)while True: msg=input('>>: ').strip() udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) data,addr=udp_client.recvfrom(bufsize) print(data.decode('utf-8'),end='')客户端 上述程序是基于udp的socket，在运行时永远不会发生粘包
八.什么是粘包.
须知：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包，为何，且听我娓娓道来
首先需要掌握一个socket收发消息的原理
发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束
所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。
- TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
- UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
- tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略
udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠
tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。
两种情况下会发生粘包。
发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'from socket import *ip_port=('127.0.0.1',8080)tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)tcp_socket_server.bind(ip_port)tcp_socket_server.listen(5)conn,addr=tcp_socket_server.accept()data1=conn.recv(10)data2=conn.recv(10)print('----->',data1.decode('utf-8'))print('----->',data2.decode('utf-8'))conn.close()服务端 #_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketBUFSIZE=1024ip_port=('127.0.0.1',8080)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)res=s.connect_ex(ip_port)s.send('hello'.encode('utf-8'))s.send('feng'.encode('utf-8'))客户端 接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）
#_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'from socket import *ip_port=('127.0.0.1',8080)tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)tcp_socket_server.bind(ip_port)tcp_socket_server.listen(5)conn,addr=tcp_socket_server.accept()data1=conn.recv(2) #一次没有收完整data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的print('----->',data1.decode('utf-8'))print('----->',data2.decode('utf-8'))conn.close()服务端 #_*_coding:utf-8_*___author__ = 'Linhaifeng'import socketBUFSIZE=1024ip_port=('127.0.0.1',8080)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)res=s.connect_ex(ip_port)s.send('hello feng'.encode('utf-8'))客户端
http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html（参考链接）