Python 創(chuàng)建TCP服務(wù)器的方法

更新時(shí)間：2020年07月28日 17:25:51 作者：D

這篇文章主要介紹了Python 創(chuàng)建TCP服務(wù)器的方法，文中講解非常細(xì)致，代碼幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)，感興趣的朋友可以了解下

問題

你想實(shí)現(xiàn)一個(gè)服務(wù)器，通過TCP協(xié)議和客戶端通信。

解決方案

創(chuàng)建一個(gè)TCP服務(wù)器的一個(gè)簡單方法是使用 socketserver 庫。例如，下面是一個(gè)簡單的應(yīng)答服務(wù)器：

from socketserver import BaseRequestHandler, TCPServer

class EchoHandler(BaseRequestHandler):
  def handle(self):
    print('Got connection from', self.client_address)
    while True:

      msg = self.request.recv(8192)
      if not msg:
        break
      self.request.send(msg)

if __name__ == '__main__':
  serv = TCPServer(('', 20000), EchoHandler)
  serv.serve_forever()

在這段代碼中，你定義了一個(gè)特殊的處理類，實(shí)現(xiàn)了一個(gè) handle() 方法，用來為客戶端連接服務(wù)。 request 屬性是客戶端socket，client_address 有客戶端地址。為了測試這個(gè)服務(wù)器，運(yùn)行它并打開另外一個(gè)Python進(jìn)程連接這個(gè)服務(wù)器：

>>> from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
>>> s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
>>> s.connect(('localhost', 20000))
>>> s.send(b'Hello')
5
>>> s.recv(8192)
b'Hello'
>>>

很多時(shí)候，可以很容易的定義一個(gè)不同的處理器。下面是一個(gè)使用 StreamRequestHandler 基類將一個(gè)類文件接口放置在底層socket上的例子：

from socketserver import StreamRequestHandler, TCPServer

class EchoHandler(StreamRequestHandler):
  def handle(self):
    print('Got connection from', self.client_address)
    # self.rfile is a file-like object for reading
    for line in self.rfile:
      # self.wfile is a file-like object for writing
      self.wfile.write(line)

if __name__ == '__main__':
  serv = TCPServer(('', 20000), EchoHandler)
  serv.serve_forever()

討論

socketserver 可以讓我們很容易的創(chuàng)建簡單的TCP服務(wù)器。但是，你需要注意的是，默認(rèn)情況下這種服務(wù)器是單線程的，一次只能為一個(gè)客戶端連接服務(wù)。如果你想處理多個(gè)客戶端，可以初始化一個(gè) ForkingTCPServer 或者是 ThreadingTCPServer 對象。例如：

from socketserver import ThreadingTCPServer


if __name__ == '__main__':
  serv = ThreadingTCPServer(('', 20000), EchoHandler)
  serv.serve_forever()

使用fork或線程服務(wù)器有個(gè)潛在問題就是它們會為每個(gè)客戶端連接創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程或線程。由于客戶端連接數(shù)是沒有限制的，因此一個(gè)惡意的黑客可以同時(shí)發(fā)送大量的連接讓你的服務(wù)器奔潰。

如果你擔(dān)心這個(gè)問題，你可以創(chuàng)建一個(gè)預(yù)先分配大小的工作線程池或進(jìn)程池。你先創(chuàng)建一個(gè)普通的非線程服務(wù)器，然后在一個(gè)線程池中使用 serve_forever() 方法來啟動它們。

if __name__ == '__main__':
  from threading import Thread
  NWORKERS = 16
  serv = TCPServer(('', 20000), EchoHandler)
  for n in range(NWORKERS):
    t = Thread(target=serv.serve_forever)
    t.daemon = True
    t.start()
  serv.serve_forever()

一般來講，一個(gè) TCPServer 在實(shí)例化的時(shí)候會綁定并激活相應(yīng)的 socket 。不過，有時(shí)候你想通過設(shè)置某些選項(xiàng)去調(diào)整底下的 socket` ，可以設(shè)置參數(shù) bind_and_activate=False 。如下：

if __name__ == '__main__':
  serv = TCPServer(('', 20000), EchoHandler, bind_and_activate=False)
  # Set up various socket options
  serv.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
  # Bind and activate
  serv.server_bind()
  serv.server_activate()
  serv.serve_forever()

上面的 socket 選項(xiàng)是一個(gè)非常普遍的配置項(xiàng)，它允許服務(wù)器重新綁定一個(gè)之前使用過的端口號。由于要被經(jīng)常使用到，它被放置到類變量中，可以直接在 TCPServer 上面設(shè)置。在實(shí)例化服務(wù)器的時(shí)候去設(shè)置它的值，如下所示：

if __name__ == '__main__':
  TCPServer.allow_reuse_address = True
  serv = TCPServer(('', 20000), EchoHandler)
  serv.serve_forever()

在上面示例中，我們演示了兩種不同的處理器基類（ BaseRequestHandler 和 StreamRequestHandler ）。 StreamRequestHandler 更加靈活點(diǎn)，能通過設(shè)置其他的類變量來支持一些新的特性。比如：

import socket

class EchoHandler(StreamRequestHandler):
  # Optional settings (defaults shown)
  timeout = 5           # Timeout on all socket operations
  rbufsize = -1          # Read buffer size
  wbufsize = 0           # Write buffer size
  disable_nagle_algorithm = False # Sets TCP_NODELAY socket option
  def handle(self):
    print('Got connection from', self.client_address)
    try:
      for line in self.rfile:
        # self.wfile is a file-like object for writing
        self.wfile.write(line)
    except socket.timeout:
      print('Timed out!')

最后，還需要注意的是絕大部分Python的高層網(wǎng)絡(luò)模塊（比如HTTP、XML-RPC等）都是建立在 socketserver 功能之上。也就是說，直接使用 socket 庫來實(shí)現(xiàn)服務(wù)器也并不是很難。下面是一個(gè)使用 socket 直接編程實(shí)現(xiàn)的一個(gè)服務(wù)器簡單例子：

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM

def echo_handler(address, client_sock):
  print('Got connection from {}'.format(address))
  while True:
    msg = client_sock.recv(8192)
    if not msg:
      break
    client_sock.sendall(msg)
  client_sock.close()

def echo_server(address, backlog=5):
  sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
  sock.bind(address)
  sock.listen(backlog)
  while True:
    client_sock, client_addr = sock.accept()
    echo_handler(client_addr, client_sock)

if __name__ == '__main__':
  echo_server(('', 20000))

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