python之利用socket模块实现通信，模拟ftp部分功能

环境：python3.8

参考：

https://blog.csdn.net/qq_36119192/article/details/83662680（socket模块使用）

https://blog.csdn.net/jing16337305/article/details/79856116（send（）和sendall（））

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html（python网络编程）

https://segmentfault.com/a/1190000008707682（Thread模块实现线程并发）

socket通信原理简介：

许多人把socket默认当为ip+端口，之前我也是这么认为的，直到看了：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html的介绍，摘抄如下

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

看起来比较抽象，其实socket就类似于一个市场，所谓的服务sever就类似于一个卖家，卖家不关心市场的建造和维护之类的事，他只需知道在市场可以等来买家，市场会保证他们的正常交易，所谓的客户client就类似于一个买家，一个卖家要卖东西，他要做四件事：

1.走进市场（申请 socket）

2.租一个摊位（bind（“IP+端口”））【ip+端口就相当于摊位号】

3.摆好商品（listen（backlog））【backlog相当于有多少商品】

4.等待客户（accept）

所以服务端的代码如下：

from socket import *backlog=10buffsize=1024server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)server.bind(("127.0.0.1",5666))server.listen(backlog)clientsocket, clientaddr = server.accept()while True:    msg=clientsocket.recv(buffsize)    print('client msg:', msg.decode('utf-8'))    clientsocket.sendall(input('your msg:').encode('utf-8'))

客户端就相对简单，它只要做两件事：

1.走进市场（socket）

2.找到对应摊位（connect）

如此就可以进行交流，所以客户端代码如下：

from socket import *backlog=10buffsize=1024client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)client.connect(("127.0.0.1",5666))while True:    client.sendall(input('your msg:').encode('utf-8'))    print('server msg:',client.recv(buffsize).decode('utf-8'))

debug：

1.要想一次接受多行，必须用socket.sendall（）方法，和send（）的差别参考：https://blog.csdn.net/jing16337305/article/details/79856116

2.socket建通信必须用encode和decode方法编解码，否则会报错：

TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'

这大概是网络传输要求二进制的缘故（个人猜测，未证实）

实现了通信功能后，模拟ftp思路其实很简单，既然利用socket可以互相通信，那么ftp的功能，无非是在本地执行一些操作，把结果发送给对端

比如ls命令，思路就是利用os模块执行命令，把命令返回结果保存发送给对端

而这里的get，我则模拟了ftp的主动模式，当客户用get，我会让其输入文件名，判断文件是否存在，如果存在则用“file send ready”作为标志传给客户端，客户端收到这个信息，则就跟上文所说的卖家卖商品，临时监听一个socket，然后发送服务端“file recv ready”作为标志告诉服务端已经准备好接收数据，然后服务端读文件，发送给客户端，客户端写文件，结束关闭socket，进入下一次循环

而put命令则模拟ftp的被动模式，与put命令的实现是一个相反的过程，服务端以"file recv ready"作为标志告诉客户端可以接受信息，客户端发送完毕进入下一次循环

cd命令比较简单，留给有兴趣的看官自己实现，不会的可以给我留言

本程序依然有大量的改进空间，比如上传文件没有判断是否已存在文件等等，以后有空回来完善

ftp服务端程序如下：

from socket import *import os,threadingbacklog = 10buffsize = 1024ftpserver = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)localip="192.168.1.1"ftpserver.bind((localip, 21))ftpserver.listen(backlog)welcome_list = '''welcome!what do you want ?    put get ls cd'''def cd():    passdef put():    clientsocket.sendall('file recv ready'.encode('utf-8'))    data_r = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)    data_r.bind((localip, 20))    data_r.listen(1)    clientsocket.sendall('please input your filename: '.encode('utf-8'))    filename=clientsocket.recv(buffsize).decode('utf-8')    filesize=clientsocket.recv(buffsize).decode('utf-8')    recv_s,recv_addr=data_r.accept()    datalen=0    with open(filename,'w',encoding='utf-8') as write_f:        data=recv_s.recv(buffsize).decode('utf-8')        while datalen<int(filesize):            write_f.write(data)            datalen=datalen+len(data)    data_r.close()def get():    result = os.popen('ls').read()    clientsocket.sendall(result.encode('utf-8')+'please input filename:  '.encode('utf-8'))    filename=clientsocket.recv(buffsize)    if os.path.isfile(filename.decode('utf-8')):        clientsocket.sendall('file send ready'.encode('utf-8'))        if clientsocket.recv(buffsize).decode('utf-8')=='recv ready':            filesize=os.stat(filename.decode('utf-8')).st_size            clientsocket.sendall(filename)            clientsocket.sendall(str(filesize).encode('utf-8'))            data_s=socket(AF_INET, SOCK_STREAM)            data_s.connect((clientadd[1],20))            with open(filename.decode('utf-8'),'r',encoding='utf-8') as read_f:                for i in read_f:                    data_s.sendall(i.encode('utf-8'))    else:        clientsocket.sendall('file not exit'.encode('utf-8'))def ls():    result=os.popen('ls').read()    clientsocket.sendall(result.encode('utf-8'))welcome_msg = welcome_list + 'current dir is ' + os.popen('pwd').read()order = ['put', 'get', 'ls', 'cd']var={1}class handler():    def __init__(self,clientsocket,clientaddr):        self.clientsocket=clientsocket        self.clientaddr =clientaddr    def run(self):        self.clientsocket.sendall(welcome_msg.encode('utf-8'))        while True:            msg = self.clientsocket.recv(buffsize)            print(msg.decode('utf-8'))            if msg.decode('utf-8') not in order:                self.clientsocket.sendall('only support : put get ls cd '.encode('utf-8'))            else:                globals()[msg.decode('utf-8')]()  def worker(clientsocket,clientaddr):    a=handler(clientsocket,clientaddr)    a.run()while True:    for i in range(backlog):        clientsocket, clientaddr = ftpserver.accept()#print clientaddr        t=threading.Thread(target=worker,args=(clientsocket,clientaddr))        t.start()

客户端程序如下：

from socket import *import time,osbacklog=10buffsize=1024localip="192.168.1.2"serverip="192.168.1.1"client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)client.connect((serverip,21))def data_recv():    data_s=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)    data_s.bind((localip,20))    data_s.listen(1)    client.sendall('recv ready'.encode('utf-8'))    filename=client.recv(buffsize).decode('utf-8')    filesize=client.recv(buffsize).decode('utf-8')    recv_s,recv_addr=data_s.accept()    datalen=0    with open(filename,'w',encoding='utf-8') as write_f:        data=recv_s.recv(buffsize).decode('utf-8')        while datalen<int(filesize):            write_f.write(data)            datalen=datalen+len(data)    data_s.close()def data_send():    client.recv(buffsize).decode('utf-8')    filename = input('your filename: ')    print (filename)    if not os.path.isfile(filename):        print(os.popen('ls').read())        filename=input('file not exist,input again :')    client.sendall(filename.encode('utf-8'))    filesize = os.stat(filename).st_size    client.sendall(str(filesize).encode('utf-8'))    data_s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)    data_s.connect((serverip, 20))    with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as read_f:        for i in read_f:            data_s.sendall(i.encode('utf-8'))    data_s.close()while True:    msg=client.recv(buffsize).decode('utf-8')    if msg== 'file send ready':        data_recv()    elif msg== 'file recv ready':        data_send()    else:        print('server msg:',msg)    client.sendall(input('your msg:').encode('utf-8'))

这里还引用了线程模块实现并发，一般都用serve_forever，python的线程有个特点是gil的存在使得它一个进程一次只能执行一个线程，达不到真正意义的并行，要并行只能用多进程的模式，所以python多线程的意义只存在于io密集型的操作（因为cpu在io等待的时间可以利用其计算性能），对于计算密集型的操作则反而会降低效率（io密集型，cpu一直执行运算，多线程只会导致需要额外的切换开销）

那么为什么不直接使用多进程呢？

这是因为进程的开销远远比线程大，进程好比办公室，线程好比工位，创建多进程就相当于多租了几间办公室，而多线程就相当于多搞了几个工位，线程之间可以共用办公室的大部分东西，而进程与进程之间就要跨办公室，这就涉及到几种办法：1.两个办公室之间凿同一个通道（比如pipe管道）2.在外面放一张公用的桌子，桌子的东西大家通用（比如共享变量）3.找别人帮忙（比如socket）等等，具体的等下一篇说明

好知识，才能预见未来

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