Gordon McMillan
trừu tượng
Ổ cắm được sử dụng gần như ở mọi nơi, nhưng là một trong những công nghệ bị hiểu lầm nghiêm trọng nhất xung quanh. Đây là tổng quan 10.000 feet của ổ cắm. Nó không thực sự là một hướng dẫn - bạn vẫn còn phải làm việc trong việc hoạt động. Nó không bao gồm các điểm tốt [và có rất nhiều trong số chúng], nhưng tôi hy vọng nó sẽ cung cấp cho bạn đủ nền để bắt đầu sử dụng chúng một cách khá.
Ổ cắm¶
Tôi chỉ nói về ổ cắm Inet [tức là IPv4], nhưng chúng chiếm ít nhất 99% ổ cắm được sử dụng. Và tôi sẽ chỉ nói về luồng luồng [tức là TCP] còn gì nữa không. Tôi sẽ cố gắng làm sáng tỏ bí ẩn về một ổ cắm là gì, cũng như một số gợi ý về cách làm việc với các ổ cắm chặn và không chặn. Nhưng tôi sẽ bắt đầu bằng cách nói về việc chặn ổ cắm. Bạn cần phải biết cách họ làm việc trước khi xử lý các ổ cắm không chặn.
Một phần của rắc rối với việc hiểu những điều này là ổ cắm có thể có nghĩa là một số thứ khác nhau một cách tinh tế, tùy thuộc vào ngữ cảnh. Vì vậy, trước tiên, hãy để một sự khác biệt giữa một ổ cắm ứng dụng khách của máy khách - một điểm cuối của một cuộc trò chuyện và một ổ cắm máy chủ của máy chủ, giống như một toán tử chuyển mạch. Ví dụ, ứng dụng máy khách [ví dụ, trình duyệt của bạn] sử dụng ổ cắm máy khách của máy khách; Máy chủ web mà nó nói chuyện với việc sử dụng cả ổ cắm máy chủ của máy chủ và máy khách của máy khách.
Lịch sử¶
Trong số các hình thức IPC khác nhau, các ổ cắm cho đến nay là phổ biến nhất. Trên bất kỳ nền tảng nào, có khả năng có các hình thức IPC khác nhanh hơn, nhưng đối với giao tiếp đa nền tảng, các ổ cắm là về trò chơi duy nhất trong thị trấn.
Chúng được phát minh ở Berkeley như là một phần của hương vị BSD của Unix. Chúng lan truyền như cháy rừng với internet. Với lý do chính đáng - sự kết hợp của các ổ cắm với Inet làm cho việc nói chuyện với các máy độc đoán trên khắp thế giới dễ dàng không thể tin được [ít nhất là so với các kế hoạch khác].
Tạo ổ cắm
Nói một cách thô bạo, khi bạn nhấp vào liên kết đưa bạn đến trang này, trình duyệt của bạn đã làm một cái gì đó như sau:
# create an INET, STREAMing socket s = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # now connect to the web server on port 80 - the normal http port s.connect[["www.python.org", 80]]
Khi connect hoàn thành, ổ cắm s có thể được sử dụng để gửi yêu cầu cho văn bản của trang. Cùng một ổ cắm sẽ đọc câu trả lời, và sau đó bị phá hủy. Đúng vậy, bị phá hủy. Các ổ cắm của máy khách thường chỉ được sử dụng cho một trao đổi [hoặc một bộ trao đổi tuần tự nhỏ].
Những gì xảy ra trong máy chủ web phức tạp hơn một chút. Đầu tiên, máy chủ web tạo ra một ổ cắm máy chủ trên mạng:
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]
Một vài điều cần chú ý: Chúng tôi đã sử dụng socket.gethostname[] để có thể nhìn thấy ổ cắm cho thế giới bên ngoài. Nếu chúng tôi đã sử dụng s.bind[['localhost',
80]] hoặc s.bind[['127.0.0.1', 80]], chúng tôi vẫn sẽ có một ổ cắm máy chủ trên máy chủ, nhưng một máy chủ chỉ hiển thị trong cùng một máy.
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]0 Chỉ định rằng ổ cắm có thể truy cập được bởi bất kỳ địa chỉ nào mà máy xảy ra.
Một điều thứ hai cần lưu ý: Các cổng số thấp thường được dành riêng cho các dịch vụ nổi tiếng của các dịch vụ [HTTP, SNMP, v.v.]. Nếu bạn đang chơi xung quanh, hãy sử dụng một số cao đẹp [4 chữ số].
Cuối cùng, đối số của
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]1 cho thư viện ổ cắm rằng chúng tôi muốn nó xếp hàng lên tới 5 yêu cầu kết nối [tối đa thông thường] trước khi từ chối kết nối bên ngoài. Nếu phần còn lại của mã được viết đúng, thì đó là rất nhiều.
Bây giờ chúng tôi có một ổ cắm máy chủ trên mạng, nghe trên cổng 80, chúng tôi có thể nhập chính của máy chủ web:
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]
Trên thực tế, có 3 cách chung trong đó vòng lặp này có thể hoạt động - gửi một luồng để xử lý
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]2, tạo một quy trình mới để xử lý
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]2 hoặc tái cấu trúc ứng dụng này để sử dụng ổ cắm không chặn và ghép kênh giữa ổ cắm máy chủ của chúng tôi và bất kỳ
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]2 hoạt động nào của chúng tôi Sử dụng
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]5. Thêm về điều đó sau. Điều quan trọng cần hiểu bây giờ là đây: Đây là tất cả các máy chủ của máy chủ. Nó không gửi bất kỳ dữ liệu. Nó không nhận được bất kỳ dữ liệu nào. Nó chỉ sản xuất ổ cắm của khách hàng trên mạng. Mỗi
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]2 được tạo ra để đáp ứng với một số ứng dụng khách khác của người dùng ổ cắm thực hiện
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]7 cho máy chủ và cổng mà chúng tôi ràng buộc. Ngay khi chúng tôi đã tạo ra
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]2 đó, chúng tôi quay lại lắng nghe để có nhiều kết nối hơn. Hai máy khách của người Viking có thể tự do trò chuyện - họ đang sử dụng một số cổng được phân bổ động sẽ được tái chế khi cuộc trò chuyện kết thúc.
IPC¶
Nếu bạn cần IPC nhanh giữa hai quy trình trên một máy, bạn nên xem xét các đường ống hoặc bộ nhớ được chia sẻ. Nếu bạn quyết định sử dụng ổ cắm AF_Inet, hãy liên kết ổ cắm máy chủ của máy chủ thành
# create an INET, STREAMing socket serversocket = socket.socket[socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] # bind the socket to a public host, and a well-known port serversocket.bind[[socket.gethostname[], 80]] # become a server socket serversocket.listen[5]9. Trên hầu hết các nền tảng, điều này sẽ có một lối tắt xung quanh một vài lớp mã mạng và nhanh hơn một chút.
Xem thêm
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]0 tích hợp IPC đa nền tảng vào API cấp cao hơn.
Sử dụng ổ cắm
Điều đầu tiên cần lưu ý, là ổ cắm của Trình duyệt web trên mạng và máy chủ web của máy chủ trên máy chủ của máy khách. Đó là, đây là một cuộc trò chuyện ngang hàng của người Viking. Hoặc để đặt nó một cách khác, với tư cách là nhà thiết kế, bạn sẽ phải quyết định các quy tắc nghi thức là gì cho một cuộc trò chuyện. Thông thường, ổ cắm connecting bắt đầu cuộc trò chuyện, bằng cách gửi yêu cầu hoặc có lẽ là một dấu hiệu. Nhưng đó là một quyết định thiết kế - nó không phải là một quy tắc của ổ cắm.
Bây giờ có hai bộ động từ để sử dụng để liên lạc. Bạn có thể sử dụng
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]2 và
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]3 hoặc bạn có thể chuyển đổi ổ cắm máy khách của mình thành một con thú giống như tệp và sử dụng
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]4 và
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]5. Cái sau là cách Java trình bày ổ cắm của nó. Tôi sẽ không nói về nó ở đây, ngoại trừ để cảnh báo bạn rằng bạn cần sử dụng
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]6 trên ổ cắm. Đây là những tệp được đệm, và một sai lầm phổ biến là
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]5 một cái gì đó, và sau đó
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]4 để trả lời. Nếu không có
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]6 trong đó, bạn có thể đợi mãi mãi để trả lời, vì yêu cầu vẫn có thể nằm trong bộ đệm đầu ra của bạn.
Bây giờ chúng tôi đến khối vấp ngã chính của ổ cắm -
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]2 và
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]3 hoạt động trên các bộ đệm mạng. Họ không nhất thiết phải xử lý tất cả các byte bạn đưa cho họ [hoặc mong đợi từ chúng], bởi vì trọng tâm chính của họ là xử lý các bộ đệm mạng. Nói chung, chúng trở lại khi các bộ đệm mạng liên quan đã được lấp đầy [
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]2] hoặc làm trống [
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]3]. Sau đó, họ cho bạn biết họ đã xử lý bao nhiêu byte. Bạn có trách nhiệm gọi lại cho họ cho đến khi tin nhắn của bạn đã được xử lý hoàn toàn.
Khi một
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]3 trả về 0 byte, điều đó có nghĩa là phía bên kia đã đóng [hoặc đang trong quá trình đóng] kết nối. Bạn sẽ không nhận được thêm dữ liệu về kết nối này. Bao giờ. Bạn có thể gửi dữ liệu thành công; Tôi sẽ nói thêm về điều này sau.
Một giao thức như HTTP sử dụng ổ cắm chỉ cho một lần chuyển. Khách hàng gửi một yêu cầu, sau đó đọc trả lời. Đó là nó. Các ổ cắm bị loại bỏ. Điều này có nghĩa là một khách hàng có thể phát hiện kết thúc trả lời bằng cách nhận 0 byte.
Nhưng nếu bạn có kế hoạch sử dụng lại ổ cắm của mình để chuyển tiếp, bạn cần nhận ra rằng không có EOT trên ổ cắm. Tôi nhắc lại: Nếu một ổ cắm
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]2 hoặc
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]3 trả về sau khi xử lý 0 byte, kết nối đã bị hỏng. Nếu kết nối chưa bị hỏng, bạn có thể chờ đợi
while True: # accept connections from outside [clientsocket, address] = serversocket.accept[] # now do something with the clientsocket # in this case, we'll pretend this is a threaded server ct = client_thread[clientsocket] ct.run[]3 mãi mãi, bởi vì ổ cắm sẽ không nói với bạn rằng không có gì để đọc thêm [bây giờ]. Bây giờ nếu bạn nghĩ về điều đó một chút, bạn sẽ nhận ra một sự thật cơ bản của ổ cắm: tin nhắn phải được cố định [yuck] hoặc được phân định [nhún vai] hoặc cho biết chúng có bao lâu [tốt hơn nhiều] hoặc Kết thúc bằng cách tắt kết nối. Sự lựa chọn hoàn toàn là của bạn, [nhưng một số cách sáng hơn những cách khác].
Giả sử bạn không muốn kết thúc kết nối, giải pháp đơn giản nhất là thông báo độ dài cố định:
class MySocket: """demonstration class only - coded for clarity, not efficiency """ def __init__[self, sock=None]: if sock is None: self.sock = socket.socket[ socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM] else: self.sock = sock def connect[self, host, port]: self.sock.connect[[host, port]] def mysend[self, msg]: totalsent = 0 while totalsent