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用Python实现简单的服务器

Vincent_ceso 分享于 2017-08-25

推荐:Python实现简单的http服务器程序

主要的需求是这样的,需要调用服务器端的程序获取GPU服务器的信息并且返回给前端显示出来,那么就需要完成一个服务器端的程序,获取服务器的数据之后将数据返回

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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。

推荐:Python socket编写简单服务器,客户端

初学python,也是初学网络通信等等balabala~  这几天终于是把这一块的内容搞差不多了,学习的时候主要参考了《Python网络编程》,《Python技术手册》,《Python

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。

推荐:python简单网络服务器

对于服务器来说建立TCP连接的过程分为4步: 1.建立socket对象:这里与客户端一样,依然是: s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 2.设置和得到so

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

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