使用Python實現(xiàn)簡單的服務(wù)器功能
socket接口是實際上是操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用。socket的使用并不局限于Python語言，你可以用C或者Java來寫出同樣的socket服務(wù)器，而所有語言使用socket的方式都類似(Apache就是使用C實現(xiàn)的服務(wù)器)
Web框架就是提前寫好了服務(wù)器。不能跨語言的使用框架?？蚣艿暮锰幵谟趲湍闾幚砹艘恍┘?xì)節(jié)，從而實現(xiàn)快速開發(fā)，但同時受到python本身性能的限制。我們已經(jīng)看到，許多成功的網(wǎng)站都是利用動態(tài)語言(比如Python, Ruby或者PHP，比如twitter和facebook)快速開發(fā)，在網(wǎng)站成功之后，將代碼轉(zhuǎn)換成諸如C和JAVA這樣一些效率比較高的語言，從而讓服務(wù)器能更有效率的面對每天億萬次的請求。
TCP/IP和socket
socket是進(jìn)程間通信的一種方法 ，它是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的上層接口。socket有許多種類型，比如基于TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議(兩種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議)。其中又以TCP socket最為常用。TCP socket與雙向管道(duplex PIPE)有些類似，一個進(jìn)程向socket的一端寫入或讀取文本流，而另一個進(jìn)程可以從socket的另一端讀取或?qū)懭耄容^特別是，這兩個建立socket通信的進(jìn)程可以分別屬于兩臺不同的計算機(jī)，只需要通過網(wǎng)絡(luò)鏈路和通信協(xié)議連同即可
TCP協(xié)議，就是規(guī)定了一些通信的守則，以便在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下能夠有效實現(xiàn)上述進(jìn)程間通信過程。雙向管道(duplex PIPE)存活于同一臺電腦中，所以不必區(qū)分兩個進(jìn)程的所在計算機(jī)的地址，而socket必須包含有地址信息，以便實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。
一個socket包含四個地址信息: 兩臺計算機(jī)的IP地址和兩個進(jìn)程所使用的端口(port)。IP地址用于定位計算機(jī)，而port用于定位進(jìn)程 (一臺計算機(jī)上可以有多個進(jìn)程分別使用不同的端口)。
TCP socket
我們可以讓某臺計算機(jī)作為服務(wù)器。服務(wù)器開放自己的端口，被動等待其他計算機(jī)連接我們這個port。當(dāng)其他計算機(jī)作為客戶，主動使用socket連接到服務(wù)器的時候，服務(wù)器就開始為客戶提供服務(wù)。其實也就是二者建立了雙向聯(lián)通。
在Python中，我們使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的socket包來進(jìn)行底層的socket編程。
首先是服務(wù)器端，我們使用bind()方法來賦予socket以固定的地址和端口，并使用listen()方法來被動的監(jiān)聽該端口。當(dāng)有客戶嘗試用connect()方法連接的時候，服務(wù)器使用accept()接受連接，從而建立一個連接的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()創(chuàng)建一個socket對象，并說明socket使用的是IPv4(AF_INET，IP version 4)
#和TCP協(xié)議(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 傳遞的數(shù)據(jù)必須是bytes。不能是str。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時做下編碼轉(zhuǎn)換就可以了。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 傳遞的數(shù)據(jù)必須是bytes。不能是str。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時做下編碼轉(zhuǎn)換就可以了。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()
我們對socket的兩端都可以調(diào)用recv()方法來接收信息，調(diào)用sendall()方法來發(fā)送信息。這樣，我們就可以在分處于兩臺計算機(jī)的兩個進(jìn)程間進(jìn)行通信了。當(dāng)通信結(jié)束的時候，我們使用close()方法來關(guān)閉socket連接。
基于TCP socket的HTTP服務(wù)器
使用TCP socket來為兩臺遠(yuǎn)程計算機(jī)建立連接，就可以通信了。
然而socket傳輸自由度太高，從而帶來很多安全和兼容的問題。我們往往利用一些應(yīng)用層的協(xié)議(比如HTTP協(xié)議)來規(guī)定socket使用規(guī)則，以及所傳輸信息的格式。
HTTP協(xié)議利用請求-回應(yīng)(request-response)的方式來使用TCP socket。
客戶端向服務(wù)器發(fā)一段文本作為request，服務(wù)器端在接收到request之后，向客戶端發(fā)送一段文本作為response。
在完成了這樣一次request-response交易之后，TCP socket被廢棄。下次的request將建立新的socket。
request和response本質(zhì)上說是兩個文本，只是HTTP協(xié)議對這兩個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()
解讀
服務(wù)器會根據(jù)request向客戶傳輸?shù)膬蓷l信息text_content和pic_content中的一條，作為response文本。
整個response分為起始行(start line), 頭信息(head)和主體(body)三部分。
起始行就是第一行:HTTP/1.x 200 OK 它實際上又由空格分為三個片段，HTTP/1.x表示所使用的HTTP版本，200表示狀態(tài)(status code)，200是HTTP協(xié)議規(guī)定的，表示服務(wù)器正常接收并處理請求，OK是供人來閱讀的status code。
頭信息跟隨起始行，它和主體之間有一個空行。這里的text_content或者pic_content都只有一行的頭信息，text_content用來表示主體信息的類型為html文本：Content-Type: text/html
主體信息為html或者jpg文件的內(nèi)容。(注意，對于jpg文件，我們使用'rb'模式打開，是為了與windows兼容。因為在windows下，jpg被認(rèn)為是二進(jìn)制(binary)文件，在UNIX系統(tǒng)下，則不需要區(qū)分文本文件和二進(jìn)制文件。)
HttpClient.py
客戶端程序，你可以自己寫。當(dāng)然一般用瀏覽器作為客戶端。
request由客戶端程序發(fā)給服務(wù)器。盡管request也可以像response那樣分為三部分，但是request的格式與response的格式并不相同。request由客戶發(fā)送給服務(wù)器，比如下面是一個request：
GET /test.jpg HTTP/1.x Accept: text/*
起始行可以分為三部分，第一部分為請求方法(request method)，第二部分是URL，第三部分為HTTP版本。request method可以有GET， PUT， POST， DELETE， HEAD。最常用的為GET和POST。GET是請求服務(wù)器發(fā)送資源給客戶，POST是請求服務(wù)器接收客戶送來的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們打開一個網(wǎng)頁時，我們通常是使用GET方法；當(dāng)我們填寫表格并提交時，我們通常使用POST方法。第二部分為URL，它通常指向一個資源(服務(wù)器上的資源或者其它地方的資源)。像現(xiàn)在這樣，就是指向當(dāng)前服務(wù)器的當(dāng)前目錄的test.jpg。
按照HTTP協(xié)議的規(guī)定，服務(wù)器需要根據(jù)請求執(zhí)行一定的操作。正如我們在服務(wù)器程序中看到的，我們的Python程序先檢查了request的方法，隨后根據(jù)URL的不同，來生成不同的response(text_content或者pic_content)。隨后，這個response被發(fā)送回給客戶端。
Test
終端運行上面的Httpserver程序，作為服務(wù)器端，再打開一個瀏覽器作為客戶端。(如果有時間，你也完全可以用Python寫一個客戶端。原理與上面的TCP socket的客戶端程序相類似。)
在瀏覽器的地址欄輸入:127.0.0.1:8000
使用瀏覽器的調(diào)試功能 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
瀏覽器接收到text_content之后，發(fā)現(xiàn)正文的html文本中有，知道需要獲得text.jpg文件來補(bǔ)充為圖片，立即發(fā)出了第二個請求:
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/
小結(jié)
1) 在我們上面的服務(wù)器程序中，我們用while循環(huán)來讓服務(wù)器一直工作下去。實際上使用多線程的知識，將while循環(huán)中的內(nèi)容改為多進(jìn)程或者多線程工作。
2) 服務(wù)器程序還不完善，還可以讓Python程序調(diào)用Python的其他功能，以實現(xiàn)更復(fù)雜的功能。比如說制作一個時間服務(wù)器，讓服務(wù)器向客戶返回日期和時間。你還可以使用Python自帶的數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)一個完整的LAMP服務(wù)器。
3) socket包是比較底層的包。Python標(biāo)準(zhǔn)庫中還有高層的包，比如SocketServer，SimpleHTTPServer，CGIHTTPServer，cgi。這些都包都是在幫助我們更容易的使用socket。這些包就很容易明白了。利用這些高層的包，你可以寫一個相當(dāng)成熟的服務(wù)器。
4) 在經(jīng)歷了所有的麻煩之后，發(fā)現(xiàn)框架是那么的方便，所以決定去使用框架。當(dāng)然也可以參與到框架開發(fā)的熱情。
總結(jié)
以上所述是小編給大家介紹的使用Python實現(xiàn)簡單的服務(wù)器功能，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！
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