基于socket实现客户端与服务器之间TCP通信

我们在算法部署时，通常需要进行算法端与其他服务端的通信，要么接受指令、要么是需要上传算法结果；除了我们常用的gRPC、HTTP、MQ等方式，还可以利用TCP来实现可靠通信；本次我们利用socket来展示如何进行两端的TCP通信。

一、概念

二、示例代码

[1. 服务端](#1. 服务端)

[2. 客户端](#2. 客户端)

[3. 实现效果](#3. 实现效果)

参考：

一、概念

TCP（传输控制协议）：
- TCP是一种传输层通信协议，位于OSI模型的第四层。
- 它负责在网络中的两个主机之间提供可靠的、有序的和错误检测功能的数据传输。
- TCP确保数据包正确无误地从源传送到目的地，如果数据在传输过程中丢失或损坏，TCP会重新发送数据直到接收方正确接收到所有数据。
- TCP是面向连接的协议，这意味着在数据传输开始之前，必须在两端建立一个连接。
Socket（套接字）：
- 套接字是网络编程中的一个端点，它提供了一种方式，允许设备上的应用程序发送和接收数据。
- 套接字是TCP/IP网络通信的一个抽象概念，它将网络协议栈封装为一个编程接口，使得开发者可以不必关心底层的网络细节。
- 在操作系统中，套接字用于实现TCP/IP模型的通信，它们可以基于不同的协议，如TCP、UDP（用户数据报协议）等。
- 套接字编程通常涉及创建套接字、绑定到一个地址和端口、监听连接（对于服务器）、接受或发起连接（对于客户端）、发送和接收数据，以及关闭连接。

二、示例代码

1. 服务端

实现思路：

创建Socket对象：
- 使用 socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 创建一个新的socket对象，用于TCP通信。
绑定主机名和端口号：
- host = '127.0.0.1' 表示服务器监听本地回环地址。
- port = 9998 指定服务器监听的端口号。
- server_socket.bind((host, port)) 将socket与主机名和端口号绑定。
监听连接：
- server_socket.listen(5) 开始监听连接，参数5表示允许最多5个客户端连接等待接受。
接受连接：
- 在 while True: 循环中，server_socket.accept() 等待并接受客户端的连接请求，返回一个新的socket对象 client_socket 和客户端地址 addr。
接收和发送数据：
- 在另一个 while True: 循环中，client_socket.recv(1024) 接收客户端发送的数据，最大接收1024字节。
- 如果接收到的数据为空，表示客户端关闭了连接，跳出循环。
- 否则，将接收到的字符串数据尝试反序列化为字典：json.loads(data.decode('utf-8'))。
- 如果成功，打印接收到的字典数据，并将相同的字典数据序列化回字符串发送给客户端：client_socket.send(json.dumps(received_dict).encode('utf-8'))。
- 如果数据格式错误，捕获 json.JSONDecodeError 异常并打印错误信息。

python 复制代码

import socket
import json


def tcp_server():
    # 创建socket对象
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 获取本地主机名
    host = '127.0.0.1'

    # 设置一个端口号
    port = 9998

    # 绑定端口号
    server_socket.bind((host, port))

    # 设置最大连接数，超过后排队
    server_socket.listen(5)

    # 设置超时时间
    # server_socket.settimeout(10)  # 10秒超时

    while True:
        try:
            # 建立客户端连接
            client_socket, addr = server_socket.accept()

            print("连接地址: %s" % str(addr))

            while True:
                try:
                    # 接收小于 1024 字节的数据
                    data = client_socket.recv(1024)

                    if not data:
                        # 如果没有数据，跳出循环
                        break
                    else:
                        # 打印接收的数据
                        print("收到数据:", data.decode('utf-8'))

                        # 尝试将接收到的字符串数据反序列化为字典
                        try:
                            received_dict = json.loads(data.decode('utf-8'))
                            print("接收到的字典数据:", received_dict)

                            # 发送响应数据给客户端，这里发送相同的字典
                            client_socket.send(json.dumps(received_dict).encode('utf-8'))
                        except json.JSONDecodeError as e:
                            print("数据格式错误，无法解析为字典:", e)
                except socket.timeout:
                    print("接收数据超时")
                    break
        except ConnectionResetError:
            print("连接被客户端重置")
        finally:
            # 关闭连接
            if client_socket:
                client_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    tcp_server()

2. 客户端

实现思路：

创建Socket对象：
- 同服务器端，使用 socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 创建一个新的socket对象。
连接到服务器：
- host = '127.0.0.1' 和 port = 9998 指定服务器的地址和端口号。
- client_socket.connect((host, port)) 连接到服务器。
发送和接收数据：
- 在 while True: 循环中，通过 input("请输入数据：") 获取用户输入的数据，并发送到服务器：client_socket.send(data.encode('utf-8'))。
- 接收服务器返回的数据：client_socket.recv(1024)。
- 打印来自服务器的数据：print("来自服务器的数据：%s" % data.decode('utf-8'))。
- 如果接收到的数据是 'exit'，则跳出循环。
关闭连接：
- 在循环结束后，关闭客户端socket连接。

python 复制代码

import socket
import json
import time
from tcp_messaging.api.core.tcp_messaging import TcpClient


def main():
    # 获取本地主机名
    host = '127.0.0.1'
    # 设置服务器的端口号
    port = 9998

    client = TcpClient((host, port), name='client1')
    client.connect()

    # 创建一个字典
    send_dict = {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}
    # 将字典序列化为JSON格式的字符串
    send_data = json.dumps(send_dict).encode('utf-8')
    client.send(send_data)
    time.sleep(1)
    if client.recv(1024):
        print("received success!")

    client.close()


if __name__ == '__main__':
    main()

3. 实现效果

客户端发送的数据及接收的返回数据：

服务端接收的数据：

参考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol

https://en.wikipedia.org/wiki/Network_socket

TCP（传输控制协议）_百度百科

套接字_百度百科