11.2 創(chuàng)建TCP服務器

2018-02-24 15:27 更新

問題

你想實現(xiàn)一個服務器，通過TCP協(xié)議和客戶端通信。

解決方案

創(chuàng)建一個TCP服務器的一個簡單方法是使用?socketserver?庫。例如，下面是一個簡單的應答服務器：

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，你定義了一個特殊的處理類，實現(xiàn)了一個?handle()?方法，用來為客戶端連接服務。request?屬性是客戶端socket，client_address?有客戶端地址。為了測試這個服務器，運行它并打開另外一個Python進程連接這個服務器：

>>> 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'
>>>

很多時候，可以很容易的定義一個不同的處理器。下面是一個使用?StreamRequestHandler?基類將一個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服務器。但是，你需要注意的是，默認情況下這種服務器是單線程的，一次只能為一個客戶端連接服務。如果你想處理多個客戶端，可以初始化一個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或線程服務器有個潛在問題就是它們會為每個客戶端連接創(chuàng)建一個新的進程或線程。由于客戶端連接數(shù)是沒有限制的，因此一個惡意的黑客可以同時發(fā)送大量的連接讓你的服務器奔潰。

如果你擔心這個問題，你可以創(chuàng)建一個預先分配大小的工作線程池或進程池。你先創(chuàng)建一個普通的非線程服務器，然后在一個線程池中使用?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?TCPServer?在實例化的時候會綁定并激活相應的?socket?。不過，有時候你想通過設置某些選項去調(diào)整底下的?socket?，可以設置參數(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?選項是一個非常普遍的配置項，它允許服務器重新綁定一個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?上面設置。在實例化服務器的時候去設置它的值，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，能通過設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，還需要注意的是巨大部分Python的高層網(wǎng)絡模塊（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?庫來實現(xiàn)服務器也并不是很難。下面是一個使用?socket?直接編程實現(xiàn)的一個服務器簡單例子：

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))

以上內(nèi)容是否對您有幫助：

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