python使用socket实现协议TCP长连接框架
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“ 使用python实现协议中常见的TCP长连接框架。”
分析多了协议就会发现,很多的应用,特别是游戏类和IM类应用,它们的协议会使用长连接的方式,来保持客户端与服务器的联系,这些长连接,通常是TCP承载的。
我们之前介绍的websocket就是长连接的一种,不过它是兼容HTTP协议的,有兴趣的朋友可以看下之前的文章:
WebSocket协议分析
如果我们要模拟这个客户端的行为,根据不同应用服务器的实现情况,有些长连接不是必须的,但有些长连接,就必须去实现它。例如最近分析的某应用,虽然它主要使用HTTP协议进行交互,但它在TCP长连接中传输了一些必须的信息,如果不实现长连接,就会有很多信息无法处理。
在python中,很容易实现HTTP协议,当然,也容易实现TCP协议,它的TCP实现,使用socket库就可以了,只是需要注意,TCP长连接中通常传输的是十六进制数据,协议非标准的,需要自行根据协议分析结果来封装数据格式。
这里以一个使用到TCP长连接的协议为样例,来给出协议的TCP长连接框架,大家有需要可以参考实现,当然,代码也是从样例中摘出来的,并不是完整的。
我的TCP长连接框架,首先是外部的包装,初始化一些参数,例如长连接使用到的ip端口及socket套接字等:
self.longip='im.langren001.com'self.longport= 6656self.threadLock = threading.Lock()self.sockmain = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM);self.longlinktcpstart2()tlonglink = threading.Thread(target=lrsuser.longlinktcpth2,name='mainlink_'+ self.playinfo['uid'], args=(self,))tlonglink.start()self.threadinfo.append(tlonglink)
这个里面调用了两个函数,一个是longlinktcpstart2函数,作用是建立socket连接,并对一些连接建立初始时的交互进行实现,另一个是longlinktcpth2函数,是一个线程,实现对连接内的数据进行收发处理。一般来说,这两个可以在一起实现,但为了方便socket异常断开的处理,分成了两个函数。
longlinktcpstart2的实现如下:
def longlinktcpstart2(self):server_address = (self.longip, int(self.longport))self.savelogs('longlinktcpstart2', 'Connecting to %s:%d.' % server_address)self.sockmain.connect(server_address)self.databuf = b''message = genbaseinfo.genalive()self.sockmain.sendall(message)message = genbaseinfo.genfirstdata()if len(message)==0:self.savelogs('longlinktcpstart2', 'genfirstdata error ')return Falseself.sockmain.sendall(message)self.longlinkcnt=2cnt = 0while (cnt < 2):try:buf = self.sockmain.recv(2048)sz = len(buf)self.savelogs('longlinktcpstart2', "recv data len "+str(sz) )if sz > 0:self.databuf +=bufself.dealdatabuf()if cnt == 0:alivemsg = genbaseinfo.genalive()self.sockmain.sendall(alivemsg)self.savelogs('longlinktcpstart2', "sendalive")regtime=int(round(time.time() * 1000))-random.randint(14400000,25200000)regtime=regtime*1000pcode = self.versionstr + '.0'message = genbaseinfo.genseconddata()if len(message) == 0:self.savelogs('longlinktcpstart2', 'genseconddata error ')return Falseself.sockmain.sendall(message)self.longlinkcnt = self.longlinkcnt + 1elif cnt == 1:pcode = self.versionstr + '.0'message = genbaseinfo.genotherdata()if len(message) == 0:self.savelogs('longlinktcpstart2', 'genthirddata error ')return Falseself.sockmain.sendall(message)self.longlinkcnt = self.longlinkcnt + 1cnt = cnt + 1else:self.savelogs('longlinktcpstart2', 'recv data alive')except: # socket.errorself.savelogs('longlinktcpstart2', 'socket error,do connect fail')return Falsereturn True
这里面的genbaseinfo 相关的函数可以忽略,是用来生成发送的消息数据的实现,用自己的函数去替换即可。dealdatabuf函数是用来处理收到的消息数据实现,这两个都要根据具体的协议分析情况去实现,注意,生成的用来发送的数据和接收到的需要处理的数据,都需要按十六进制处理,这里不做详述。
线程longlinktcpth2是一个循环,协议不退出,循环不结束,实现如下:
def longlinktcpth2(self):tmalive = 0;r_inputs = set()r_inputs.add(self.sockmain)w_inputs = set()w_inputs.add(self.sockmain)e_inputs = set()e_inputs.add(self.sockmain)tm=int(round(time.time()))self.savelogs('longlinktcpth2', 'enter' )while (self.quitflag==0):try:r_list, w_list, e_list = select.select(r_inputs, w_inputs, e_inputs, 1)for event in r_list:try:buf = event.recv(2048)sz = len(buf)self.savelogs('longlinktcpth2', "loop recv data len:"+ str(sz) )if sz > 0:self.databuf += bufself.dealdatabuf()alivemsg = genbaseinfo.genalive()self.sockmain.sendall(alivemsg)self.savelogs('longlinktcpth2', "sendalive")else:self.savelogs('longlinktcpth2', "远程断开连接,do reconnect")r_inputs.clear()time.sleep(3)self.sockmain = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)self.longlinktcpstart2()r_inputs = set()r_inputs.add(self.sockmain)w_inputs = set()w_inputs.add(self.sockmain)e_inputs = set()e_inputs.add(self.sockmain)except Exception as e:self.savelogs('longlinktcpth2', str(e))self.threadLock.acquire()if (len(self.msglist) > 0):msg = self.msglist.pop(0)self.threadLock.release()self.sockmain.sendall(msg)self.savelogs('longlinktcpth2',"send a msg")else:self.threadLock.release()tmnow=int(round(time.time()))if tmnow-tm>30:message = genbaseinfo.genotherdata()if len(message) == 0:self.savelogs('longlinktcpth2', 'genalivedata error ')return Falseself.sockmain.sendall(message)self.savelogs('longlinktcpth2', "send alivemsg"+str(self.longlinkcnt))self.longlinkcnt = self.longlinkcnt + 1 #这个要一条连接统一,不能乱,回头加锁tm=tmnowif len(w_list) > 0: # 产生了可写的事件,即连接完成self.savelogs('longlinktcpth2',str(w_list))w_inputs.clear() # 当连接完成之后,清除掉完成连接的socketif len(e_list) > 0: # 产生了错误的事件,即连接错误self.savelogs('longlinktcpth2', str(e_list))e_inputs.clear() # 当连接有错误发生时,清除掉发生错误的socketexcept OSError as e:self.savelogs('longlinktcpth2', 'socket error,do reconnect')time.sleep(3)self.sockmain = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)self.longlinktcpstart2()r_inputs = set()r_inputs.add(self.sockmain)w_inputs = set()w_inputs.add(self.sockmain)e_inputs = set()e_inputs.add(self.sockmain)self.savelogs('longlinktcpth2', 'leave')
由于这个代码主要是在windows上使用,因此,longlinktcpth2线程采用了select来实现,而没有使用epoll。在循环中,对异常进行了处理,如果发生异常,连接被断开,则调用longlinktcpstart2重新连接,而不退出循环,其余的和longlinktcpstart2里面一致。
由于TCP连接是流的概念,因此,需要对数据进行缓存拼接,这就是上面代码中databuf的作用,防止每次收到的数据不完整或者太多,方便后续的处理,这才是一个合格的码农的信仰的自我升华。
至此,python下协议TCP长连接的实现就结束了,大家如果有类似的需要,可以参考实现。
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