使用Python实现简单的服务器功能


Posted in Python onAugust 25, 2017

socket接口是实际上是操作系统提供的系统调用。socket的使用并不局限于Python语言,你可以用C或者Java来写出同样的socket服务器,而所有语言使用socket的方式都类似(Apache就是使用C实现的服务器)

Web框架就是提前写好了服务器。不能跨语言的使用框架。框架的好处在于帮你处理了一些细节,从而实现快速开发,但同时受到python本身性能的限制。我们已经看到,许多成功的网站都是利用动态语言(比如Python, Ruby或者PHP,比如twitter和facebook)快速开发,在网站成功之后,将代码转换成诸如C和JAVA这样一些效率比较高的语言,从而让服务器能更有效率的面对每天亿万次的请求。

TCP/IP和socket

socket是进程间通信的一种方法 ,它是基于网络传输协议的上层接口。socket有许多种类型,比如基于TCP协议或者UDP协议(两种网络传输协议)。其中又以TCP socket最为常用。TCP socket与双向管道(duplex PIPE)有些类似,一个进程向socket的一端写入或读取文本流,而另一个进程可以从socket的另一端读取或写入,比较特别是,这两个建立socket通信的进程可以分别属于两台不同的计算机,只需要通过网络链路和通信协议连同即可

TCP协议,就是规定了一些通信的守则,以便在网络环境下能够有效实现上述进程间通信过程。双向管道(duplex PIPE)存活于同一台电脑中,所以不必区分两个进程的所在计算机的地址,而socket必须包含有地址信息,以便实现网络通信。

一个socket包含四个地址信息: 两台计算机的IP地址和两个进程所使用的端口(port)。IP地址用于定位计算机,而port用于定位进程 (一台计算机上可以有多个进程分别使用不同的端口)。

TCP socket

我们可以让某台计算机作为服务器。服务器开放自己的端口,被动等待其他计算机连接我们这个port。当其他计算机作为客户,主动使用socket连接到服务器的时候,服务器就开始为客户提供服务。其实也就是二者建立了双向联通。

在Python中,我们使用标准库中的socket包来进行底层的socket编程。

首先是服务器端,我们使用bind()方法来赋予socket以固定的地址和端口,并使用listen()方法来被动的监听该端口。当有客户尝试用connect()方法连接的时候,服务器使用accept()接受连接,从而建立一个连接的socket:

server.py

import socket
# Address
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8000
# Configure socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
#socket.socket()创建一个socket对象,并说明socket使用的是IPv4(AF_INET,IP version 4)
#和TCP协议(SOCK_STREAM)。
# passively wait, 3: maximum number of connections in the queue
s.listen(3)
# accept and establish connection
conn, addr = s.accept()
# receive message
request = conn.recv(1024)
print ('request is: ',request)
print ('Connected by', addr)
# send message
reply = 'Yes'
""" 
好像3.* socket.send 传递的数据必须是bytes。不能是str。发送和接收数据时做下编码转换就可以了。修改如下:s.sendall(request.encode())
"""
conn.sendall(reply.encode())
# close connection
conn.close()

client.py

import socket
# Address
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8000
request = 'can you hear me?'
# configure socket
s    = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
"""

好像3.* socket.send 传递的数据必须是bytes。不能是str。发送和接收数据时做下编码转换就可以了。修改如下:s.sendall(request.encode())

"""
# send message
s.sendall(request.encode())
# receive message
reply  = s.recv(1024)
print ('reply is: ',reply)
# close connection
s.close()

我们对socket的两端都可以调用recv()方法来接收信息,调用sendall()方法来发送信息。这样,我们就可以在分处于两台计算机的两个进程间进行通信了。当通信结束的时候,我们使用close()方法来关闭socket连接。

基于TCP socket的HTTP服务器

使用TCP socket来为两台远程计算机建立连接,就可以通信了。
然而socket传输自由度太高,从而带来很多安全和兼容的问题。我们往往利用一些应用层的协议(比如HTTP协议)来规定socket使用规则,以及所传输信息的格式。

HTTP协议利用请求-回应(request-response)的方式来使用TCP socket。

客户端向服务器发一段文本作为request,服务器端在接收到request之后,向客户端发送一段文本作为response。

在完成了这样一次request-response交易之后,TCP socket被废弃。下次的request将建立新的socket。

request和response本质上说是两个文本,只是HTTP协议对这两个文本都有一定的格式要求。

Httpserver.py

import socket
# Address
HOST = ''
PORT = 8000
# Prepare HTTP response
text_content = '''HTTP/1.x 200 OK 
Content-Type: text/html
<head>
<title>WOW</title>
</head>
<html>
<p>Wow, Python Server</p>
<IMG src="test.jpg"/>
</html>
'''
# Read picture, put into HTTP format
f = open('test.jpg','rb')
pic_content = '''
HTTP/1.x 200 OK 
Content-Type: image/jpg
'''
pic_content = pic_content.bytes()+ f.read()
f.close()
# Configure socket
s  = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
# infinite loop, server forever
while True:
  # 3: maximum number of requests waiting
  s.listen(3)
  conn, addr = s.accept()
  request  = conn.recv(1024)
  method  = request.split(' ')[0]
  src      = request.split(' ')[1]
  # deal with GET method
  if method == 'GET':
    # ULR  
    if src == '/test.jpg':
      content = pic_content
    else: content = text_content
    print ('Connected by', addr)
    print ('Request is:', request)
    conn.sendall(content.bytes())
  # close connection
  conn.close()

解读

服务器会根据request向客户传输的两条信息text_content和pic_content中的一条,作为response文本。

整个response分为起始行(start line), 头信息(head)和主体(body)三部分。

起始行就是第一行:HTTP/1.x 200 OK 它实际上又由空格分为三个片段,HTTP/1.x表示所使用的HTTP版本,200表示状态(status code),200是HTTP协议规定的,表示服务器正常接收并处理请求,OK是供人来阅读的status code。

头信息跟随起始行,它和主体之间有一个空行。这里的text_content或者pic_content都只有一行的头信息,text_content用来表示主体信息的类型为html文本:Content-Type: text/html

主体信息为html或者jpg文件的内容。(注意,对于jpg文件,我们使用'rb'模式打开,是为了与windows兼容。因为在windows下,jpg被认为是二进制(binary)文件,在UNIX系统下,则不需要区分文本文件和二进制文件。)

HttpClient.py

客户端程序,你可以自己写。当然一般用浏览器作为客户端。

request由客户端程序发给服务器。尽管request也可以像response那样分为三部分,但是request的格式与response的格式并不相同。request由客户发送给服务器,比如下面是一个request:

GET /test.jpg HTTP/1.x
Accept: text/*

起始行可以分为三部分,第一部分为请求方法(request method),第二部分是URL,第三部分为HTTP版本。request method可以有GET, PUT, POST, DELETE, HEAD。最常用的为GET和POST。GET是请求服务器发送资源给客户,POST是请求服务器接收客户送来的数据。当我们打开一个网页时,我们通常是使用GET方法;当我们填写表格并提交时,我们通常使用POST方法。第二部分为URL,它通常指向一个资源(服务器上的资源或者其它地方的资源)。像现在这样,就是指向当前服务器的当前目录的test.jpg。

按照HTTP协议的规定,服务器需要根据请求执行一定的操作。正如我们在服务器程序中看到的,我们的Python程序先检查了request的方法,随后根据URL的不同,来生成不同的response(text_content或者pic_content)。随后,这个response被发送回给客户端。

Test

终端运行上面的Httpserver程序,作为服务器端,再打开一个浏览器作为客户端。(如果有时间,你也完全可以用Python写一个客户端。原理与上面的TCP socket的客户端程序相类似。)
在浏览器的地址栏输入:127.0.0.1:8000

使用浏览器的调试功能 F12

GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8000
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:14.0) Gecko/20100101 Firefox/14.0.1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-us,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive

浏览器接收到text_content之后,发现正文的html文本中有,知道需要获得text.jpg文件来补充为图片,立即发出了第二个请求:

GET /test.jpg HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8000
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:14.0) Gecko/20100101 Firefox/14.0.1
Accept: image/png,image/*;q=0.8,*/*;q=0.5
Accept-Language: en-us,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive
Referer: http://127.0.0.1:8000/

小结

1) 在我们上面的服务器程序中,我们用while循环来让服务器一直工作下去。实际上使用多线程的知识,将while循环中的内容改为多进程或者多线程工作。

2) 服务器程序还不完善,还可以让Python程序调用Python的其他功能,以实现更复杂的功能。比如说制作一个时间服务器,让服务器向客户返回日期和时间。你还可以使用Python自带的数据库,来实现一个完整的LAMP服务器。

3) socket包是比较底层的包。Python标准库中还有高层的包,比如SocketServer,SimpleHTTPServer,CGIHTTPServer,cgi。这些都包都是在帮助我们更容易的使用socket。这些包就很容易明白了。利用这些高层的包,你可以写一个相当成熟的服务器。

4) 在经历了所有的麻烦之后,发现框架是那么的方便,所以决定去使用框架。当然也可以参与到框架开发的热情。

总结

以上所述是小编给大家介绍的使用Python实现简单的服务器功能,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对三水点靠木网站的支持!

Python 相关文章推荐
Python def函数的定义、使用及参数传递实现代码
Aug 10 Python
Python中的pprint折腾记
Jan 21 Python
Python实现获取网站PR及百度权重
Jan 21 Python
Python3.6实现连接mysql或mariadb的方法分析
May 18 Python
python ftp 按目录结构上传下载的实现代码
Sep 12 Python
python远程调用rpc模块xmlrpclib的方法
Jan 11 Python
对Python 检查文件名是否规范的实例详解
Jun 10 Python
使用python模拟命令行终端的示例
Aug 13 Python
python并发编程多进程 模拟抢票实现过程
Aug 20 Python
Django 删除upload_to文件的步骤
Mar 30 Python
Python模块zipfile原理及使用方法详解
Aug 04 Python
基于flask实现五子棋小游戏
May 25 Python
详解Python实现多进程异步事件驱动引擎
Aug 25 #Python
python基础while循环及if判断的实例讲解
Aug 25 #Python
itchat和matplotlib的结合使用爬取微信信息的实例
Aug 25 #Python
用 Python 爬了爬自己的微信朋友(实例讲解)
Aug 25 #Python
详解python基础之while循环及if判断
Aug 24 #Python
用Python实现随机森林算法的示例
Aug 24 #Python
python利用urllib实现爬取京东网站商品图片的爬虫实例
Aug 24 #Python
You might like
PHP新手上路(九)
2006/10/09 PHP
php日历[测试通过]
2008/03/27 PHP
理解和运用PHP中的多态性[译]
2011/08/02 PHP
Laravel框架中VerifyCsrfToken报错问题的解决
2017/08/30 PHP
浅谈PHP封装CURL
2019/03/06 PHP
jQuery帮助之CSS尺寸(五)outerHeight、outerWidth
2009/11/14 Javascript
jquery nth-child()选择器的简单应用
2010/07/10 Javascript
解析javascript 浏览器关闭事件
2013/07/08 Javascript
connect中间件session、cookie的使用方法分享
2014/06/17 Javascript
浅谈document.write()输出样式
2015/05/07 Javascript
JS中的hasOwnProperty()和isPrototypeOf()属性实例详解
2016/08/11 Javascript
jQuery中DOM节点删除之empty与remove
2017/01/20 Javascript
js获取元素的偏移量offset简单方法(必看)
2017/07/05 Javascript
NodeJS父进程与子进程资源共享原理与实现方法
2018/03/16 NodeJs
TypeScript基础入门教程之三重斜线指令详解
2018/10/22 Javascript
vue-cli 3 全局过滤器的实例代码详解
2019/06/03 Javascript
javascript实现视频弹幕效果(两个版本)
2019/11/28 Javascript
Javascript如何实现双指控制图片功能
2020/02/25 Javascript
node中短信api实现验证码登录的示例代码
2021/01/20 Javascript
[01:16:12]完美世界DOTA2联赛PWL S2 FTD vs Inki 第一场 11.21
2020/11/23 DOTA
python中的函数用法入门教程
2014/09/02 Python
python实现FTP服务器服务的方法
2017/04/11 Python
Python+OpenCV人脸检测原理及示例详解
2020/10/19 Python
Python各类图像库的图片读写方式总结(推荐)
2018/02/23 Python
Python版名片管理系统
2018/11/30 Python
numpy ndarray 取出满足特定条件的某些行实例
2019/12/05 Python
Python查找不限层级Json数据中某个key或者value的路径方式
2020/02/27 Python
如何用Anaconda搭建虚拟环境并创建Django项目
2020/08/02 Python
一款利用css3的鼠标经过动画显示详情特效的实例教程
2014/12/29 HTML / CSS
详解淘宝H5 sign加密算法
2020/08/25 HTML / CSS
物业保安岗位职责
2014/07/02 职场文书
学历证明范文
2015/06/16 职场文书
欢送会主持词
2015/07/01 职场文书
2016中秋节问候语
2015/11/11 职场文书
对Keras自带Loss Function的深入研究
2021/05/25 Python
python字符串拼接.join()和拆分.split()详解
2021/11/23 Python