实战讲解:如何用Python搭建一个服务器

有人说表示只学Python没有用,必须学会一个框架(比如Django和web.py)才能找到工作。

其实掌握一个类似于框架的高级工具是有用的,但是基础的东西可以让你永远不被淘汰,不要被工具限制了自己的发展。

今天不使用框架,也不使用Python标准库中的高级包,只使用标准库中的socket接口写一个Python服务器。

框架与底层

在当今Python服务器框架(framework,比如Django,Twisted,web.py等等)横行的时代,从底层的socket开始写服务器似乎是一个出力不讨好的笨方法。

框架的意义在于掩盖底层的细节,提供一套对于开发人员更加友好的API,并处理诸如MVC的布局问题。

框架允许我们快速的构建一个成型而且成熟的Python服务器。然而,框架本身也是依赖于底层(比如socket)。对于底层socket的了解,不仅可以帮助我们更好的使用框架,更可以让我们明白框架是如何设计的。

更进一步,如果拥有良好的底层socket编程知识和其他系统编程知识,你完全可以设计并开发一款自己的框架。

如果你可以从底层socket开始,实现一个完整的Python服务器,支持用户层的协议,并处理好诸如MVC(Model-View-Control)、多线程(threading)等问题,并整理出一套清晰的函数或者类,作为接口(API)呈现给用户,你就相当于设计了一个框架。

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)。

但是你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。

在这种情况下,底层的重要性,就远远超过了框架。

TCP/IP和socket简介

回到我们的任务。

我们需要对网络传输,特别是TCP/IP协议和socket有一定的了解。

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TCPsocket最为常用。

TCPsocket与双向管道(duplexPIPE)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。

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(duplexPIPE)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)。

TCPsocket

在互联网上,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。

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。

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:

socket.socket()创建一个socket对象,并说明socket使用的是IPv4(AF_INET,IPversion4)和TCP协议(SOCK_STREAM)。

然后用另一台电脑作为客户,我们主动使用connect()方法来搜索服务器端的IP地址(在Linux中,你可以用$ifconfig来查询自己的IP地址)和端口,以便客户可以找到服务器,并建立连接:

在上面的例子中,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。

(如果没有两台计算机做实验,也可以将客户端IP想要connect的IP改为"127.0.0.1",这是个特殊的IP地址,用来连接当地主机。)

基于TCPsocket的HTTP服务器

上面的例子中,我们已经可以使用TCPsocket来为两台远程计算机建立连接。

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TCPsocket。

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,TCPsocket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。

Request<——>Response

现在,我们写出一个HTTP服务器端:

HTTP服务器程序的解释

如我们上面所看到的,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(startline),头信息(head)和主体(body)三部分。起始行就是***行:

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(statuscode),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statuscode。

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:

而pic_content的头信息(Content-Type:image/jpg)说明主体的类型为jpg图片(image/jpg)。

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。)

我们并没有写客户端程序,后面我们会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,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:

起始行可以分为三部分,***部分为请求方法(requestmethod),第二部分是URL,第三部分为HTTP版本。

requestmethod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。

使用浏览器实验

为了配合上面的服务器程序,我已经在放置Python程序的文件夹里,保存了一个test.jpg图片文件。

我们在终端运行上面的Python程序,作为服务器端,再打开一个浏览器作为客户端。

在浏览器的地址栏输入:

(当然,你也可以用令一台电脑,并输入服务器的IP地址)

OK,我已经有了一个用Python实现的,并从socket写起的服务器了。

从终端,我们可以看到,浏览器实际上发出了两个请求。

***个请求为(关键信息在起始行,这一个请求的主体为空):

我们的Python程序根据这个请求,发送给服务器text_content的内容。

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:

我们的Python程序分析过起始行之后,发现/test.jpg符合if条件,所以将pic_content发送给客户。

探索的方向

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,我们还可以根据多线程的知识,将while循环中的内容改为多进程或者多线程工作。

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。如果你已经了解了socket,那么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)在经历了所有的辛苦和麻烦之后,你可能发现,框架是那么的方便,所以决定去使用框架。或者,你已经有了参与到框架开发的热情。

THE END
1.服务的解释服务的意思汉典“服务”词语的解释[give service to;serve]履行职务,为大家做事 服务周到 --- ? 汉典 服务网络解释 百度百科 服务(汉语词语) 服务是指为他人做事,并使他人从中受益的一种有偿或无偿的活动。不以实物形式而以提供劳动的形式满足他人某种特殊需要。 ? 汉典https://www.zdic.net/hans/%E6%9C%8D%E5%8A%A1
2.服务的意思服务的解释服务的拼音是:fú wù,动词。服务解释是:①履行职务。②任职。③替社会、别人做事。近义词有:任事、任职、效劳、办事、供职。反义词有:加害。https://www.hanyuguoxue.com/cidian/ci-5cc93dcc9
3.服务是什么意思服务的解释是什么网络解释: 服务(汉语词语) 服务是指为他人做事,并使他人从中受益的一种有偿或无偿的活动。不以实物形式而以提供劳动的形式满足他人某种特殊需要。 服务造句 她工作热情,服务周到,受到人们的好评。 干部应当吃苦在前,享受在后,全心全意为人民服务。 https://m.hao86.com/ciyu_view_9e007943ac9e0079/
4.SERVICE是什麼字體?眾識社區識字體網Bebas Regular 92.7% 商用须授权 EngGothicExtNormal 90.9% 商用须授权 Bronx-Regular 90.8% 商用须授权 ?UniformExtraCondensed-Medium 90.8% 商用须授权 Polish-Regular 90.8% 商用须授权 WearetrippinDisplay 90.8% 商用须授权 ?Wearetrippin Display 90.8% 商用须授权 Bebas Kai 90.7% 商用须授权 https://hant.m.likefont.com/community/112773253/
5.服务器名词解释服务器名词解释 高可用性 在计算中,术语可用性用于描述服务可用的时间段,以及系统响应用户请求所需的时间。高可用性是系统或组件的质量,可确保在给定时间段内实现高水平的操作性能。 高可用HA(High Availability)是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一,它通常是指,通过设计减少系统不能提供服务的时间。https://blog.csdn.net/jjyy2233/article/details/135342523
6.服务的意思服务的解释拼音服务[fú wù] 1.履行职务,为大家做事。 例服务周到。 英[give service to; serve;] 服务 引证解释 ⒈ 为社会或他人利益办事。 引孙中山 《民权主义》第三讲:“人人应该以服务为目的,不当以夺取为目的。” 沙汀《还乡记》九:“随时都想给人一种印象:他是为人民服务的!” https://cidian.gei6.com/fuwu__qeauast8.html
7.服务服务怎么念服务的解释《服务》词语 服务 拼音 fú wù 注音 ㄈㄨˊ ㄨˋ 解释 为集体(或别人的)利益或为某种事业而工作:~行业ㄧ为人民~ㄧ科学为生产~ㄧ他在邮局~了三十年 更多:https://www.bmcx.com/ 。 其它 “服”字典 “务”字典最新查询: 凤曲 蜂攒蚁集 凤扇 凤翣 蜂涌 凤翘 蜂至 蜂准 凤衾 凤色 蜂拥蚁https://cidian.bmcx.com/fuwu_s6u__cidianchaxun/
8.服务的意思解释服务是什么意思服务的拼音读音汉语词典优校网汉语词典为您提供权服务的意思解释,服务是什么意思,您还可以查询服务读音,服务拼音,服务近义词,服务反义词等内容。https://www.youxiaow.com/cidian/fuwu.html
9.serviceindustry是什么意思serviceindustry的中文释义沪江词库精选service industry是什么意思、英语单词推荐、用法及解释 服务行业 英语解释 an industry that provides services rather than tangible objects 相似短语 service industry服务行业 the service industryn. 服务业(属于第三产业) information service industry信息服务业,讯息服务业(=ISI) https://www.hujiang.com/ciku/service_industry/
10.服务的近义词服务的同义词服务近义词办事、效劳、任事、供职、任职服务近义词解释办事:做事:办事机构ㄧ办事认真 ㄧ我们是给群众办事的。 效劳:出力为人工作、劳动:尽力效劳|有啥吩咐,我愿意效劳。 任事:1.委以职事。2.任职理事。3.指承担事务或担负责任。4.上任就职。5.称职。胜任所担当的职责。6.顶事,顶用。7.随便啥事,无论什么事情https://jinyici.gjcha.com/670D52A1.html
11.服务器名词解释ISP/ICP/ISVhensinl服务器名词解释--ISP/ICP/ISV isp ISP(Internet Service Provider),互联网服务提供商,即向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务、和增值业务的电信运营商。ISP是经国家主管部门批准的正式运营企业,享受国家法律保护。 中国主要的ISP 大陆 中国三大基础运营商:http://blog.chinaunix.net/uid-14214482-id-330797.html
12.形容服务的成语及解释形容服务的成语及解释 1、扫榻以待:榻:床。把床扫除清洁等候客人到来。对客人表现欢送的意思。 2、宾至如归:宾:客人;至:到;归:回到家中。客人到这里就象回到本人家里一样。形容接待客人热情周到。 3、满腔热情:指人参加运动或看待别人所表示出来的热烈,踊跃,自动,友爱的感情或态度。 https://www.ruiwen.com/chengyu/1299460.html
13.“服务”的意思如何服务的读音怎么读服务的拼音是什么怎么服务的意思:【词语】:服务服的词语【拼音】:fúwù【解释】:为集体(或别人的)利益或为某种事业而工作:~性行业|为人民~|科学为生产~|他在邮局~了三十年。https://www.netshop168.com/article-244215.html
14.解读《社会心理学》中的“自我服务偏差”一、什么是自我服务偏差 个体倾向于以有利于自身的方式来进行自我直觉。人们总是善于把成功归因于内部因素,自己的努力,智慧和能力的结果,而将失败归因于外部因素,运气不好,没准备好等,这种现象我们统称为“自我服务偏差”。 二、对自我服务偏差的相关解释 https://www.meipian.cn/36yjloli
15.关于培训服务期内容的解释今天学习你将收获——培训协议的正确签订方式;服务期的合规约定情形;员工与企业能否约定培训违约金?企业的正确做法又是什么?本期案例——小李在某公司工作,劳动关系存续期间公司决定派小李出国培训,并与小李签订《培训协议》。协议约定公司将为小李投入不低于5万元的培训费用,培训期为期1年,培训结束后小李需要为公司服https://www.jianshu.com/p/95aaed0d6647
16.最高院关于审理物业服务纠纷的解释规定物业服务合同的权利义务终止后,业主请求物业服务企业退还已经预收,但尚未提供物业服务期间的物业费的,人民法院应予支持。 物业服务企业请求业主支付拖欠的物业费的,按照本解释规定规定处理。 规定物业服务合同的权利义务终止后,业主委员会请求物业服务企业退出物业服务区域、移交物业服务用房和相关设施,以及物业服务所必https://www.66law.cn/laws/389054.aspx
17.企业征信服务协议不具备前述条件的,您应立即终止注册或停止使用本服务。 二、定义及解释 (一)专属账户:指用户按照本协议第四条第(一)款注册使用的账户。 (二)本网站:除本协议另有规定外,指相关移动客户端应用程序或域名为zmxy.antgroup.com的网站。 (三)服务网页:除本协议另有规定外,指本公司或本公司授权的第三方提供的,https://activities.alibaba.com/alibaba/credit-agreement.php?spm=0.0.0.0.UFDN90