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TCP socket最为常用。

TCP socket与双向管道(duplex PIPE)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(duplex PIPE)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)。

TCP socket

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，IP version 4)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TCP socket的HTTP服务器

上面的例子中，我们已经可以使用TCP socket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TCP socket。

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，TCP socket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。

（编辑：温州站长网）

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