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复习功课
第一篇地址
第二篇地址
第三篇地址
逐渐讲述回包
间接入正题，第三篇曾经提到了如何收到回包，以后这个主题网络编程都是讲 Tcp，协定申请形式自身会决定个性，咱们这里先讲和发包收包程序无关的。
Tcp 首先是一个双工的，意思就是客户端 C 端发消息给 S 端，S 端也能够发消息给客户端，传输协定数据类型外面传输在网卡那层都是二进制文件流。为啥是流而不是包能够回顾之前的，也能够抉择死记硬背。
那么 C 端是不是发给 S 端音讯，S 端肯定是要回复的呢，这个是未必的。因为在协定申请 / 传输方式还会传输协定数据类型，这个类型和业务是间接无关的，大体能够分为须要应答和不须要应答。不须要应答的最常见的就是心跳包。这里为啥要叫包而不是叫心跳流呢，只能说是一种通用的叫法。
当客户端链接上服务后，每隔约一段时间，往服务器固定传输一段信息，就和人的心电图一样，证实以后客户端是沉闷的。如果不沉闷服务器会把客户端对象断开（Tcp 挥手），这里不沉闷个别是指多少次没有收到，才会判断不沉闷。
断开的益处，这里能够这样记忆，每个 socket 链接是肯定有老本的，放弃链接状态也一样，每个 socket 做一些事会产生内存变动（这里不思考软件缓存，硬件的几级缓存），如果在把一些数据存储到数据库，就会把内存数据交换到数据库或者数据库缓存，交互过程也会产生内存碎片和数据库 IO 开销。只是是沉闷的，就会依据这个 socket 做得事件产生一系列的非用户态的一些开销，所以有必要剔除不沉闷的申请。
比方 30 分钟没有取得教训 / 多少分钟没有挪动（挪动也会产生挪动数据包，这个数据包会逐条同步给他四周的沉闷用户），而后就会进入挂机状态，这种其实也是相似把 fb 标记为了不沉闷 (leave = no alive)，不沉闷就只须要定期同步一次。
如果是齐全下线 (close)，这里撇开业务，齐全下线也会主动挂机获取教训。
以上次要缓缓开展客户端发了 3 次 100 个字节后期待几百 ms，然而服务器只回了一组包，这个是 Tcp 独有黏包的问题。
然而发现这样跨度有点大，例子比拟根底，会先来通过一个 Tcp 心跳的例子（分四，五章节）来缓缓往后延长，反正最终都会讲清楚的。
心跳学习和设计
写个例子来做一些直观性的推理和设计，例子也会联合之前的一些知识点。
心跳信息：json 字串 # 实战外面是一个 bytes 模式 这个 butes 会比拟小，只是为了让服务器计数客户端是沉闷的。
详解 服务器那边记录一个客户端连贯句柄的治理字典，链接的客户端对象在服务器那边会是一个 ”fd”，是否沉闷会是一个字段 ”status”:”alive”,””leave”,”close” 别离代表 沉闷，非沉闷暂离，敞开。
服务器那边进行开发设计，反对状态为一个双向的程序 (“alive”<–>”leave”<–>”close”)
对于 status:”alive” 状态条件 客户端来说是默认的，没在 socket.error 那层被拦挡掉，所以链接上了，链接上分为地址正确，写法正确，防火墙容许 (这里测试用不上这个)
须要服务器开发：
1.socket 服务器程序
2. 惯例接管包
3. 判断 4 个字节后的数据在反序列化 json.loads。服务器比客户端多一个 bind 后开启监听的性能，服务器反对多个客户端。
4. 匹配性能。服务器收到客户端信息后会进行匹配，有一个游标（第 5 章实现该性能）。
游标比方设置为 3，阈值是 5，多少秒收到一次音讯就 -1，多少秒没有收到音讯就 +1. 阈值达到一次 5 计数一次，达到 3 次阈值，批改以后客户端链接治理字典为 ”leave”。达到阈值小于 3 次那么还是 alive。
5. 会用一个 user 实例对象列表去治理增加模仿链接进来的客户端。每 10 秒加一个，客户端是模仿假的，端口号 +1。
须要客户端开发的：
1.socket client 程序
2.Json 发包 + 数据结构
3. 距离每 10 秒发一次。
对于 status:”leave” 状态：记录放弃 30 分钟（代码会写 30 秒）会到下个状态 ”close”，如果呈现心跳稳固屡次，没有触发到阈值 5，会回退到 ”alive”。
对于达到 status:”close” 服务器会把客户端踢掉，在 user 的列表治理外面，服务器会存储客户端的 ip: 端口。
心跳客户端前置
先写这个例子 只有 ”alive” 状态条件，没有切换条件的。依据过来例子，咱们先须要定义一个网络层的数据结构，这次先不必 protobuff。
协定传输用 Tcp 应用通用性高的 struct，传输数据构造为 Json
Tcp 数据结构为包头 4 个字节，4 个字节为外面塞包体长度，那个整个包长度也就是 4 个字节（固定的）+ 包头 4 个字节的取值（动静的包体长度）。
Json C2S {“ip”: 传递本地 Ip，”status”：下面讲的状态应用默认的,”pid”: 用于客户端治理本人的} pid 这里次要用于本人杀本人过程。
这里须要补一个常识，第三章未讲完的，就是如果 4 个字节包头长度 + 客户端传递对象是如何写的
# ip_add 给服务器的地址
ip_addr = socket.gethostbyname(socket.gethostname())
# 客户端本地本人治理本人用的 pid
pid = os.getpid()
# 状态切换用的列表，列表有序的，通过 idx 作为状态机索引，默认是 alive
status = ["alive", "leave", "close"]
idx = 0
data = {'ip': ip_addr, 'status': status[idx], 'pid': pid}
# data 的长度，这里有 str 只是为了上面 + 应用，int->str 不影响上面后果
pack_len = str(len(data))
print(pack_len) # 输入为 3
# i 是 4 个字节 +pack_len struct.calcsize 是看 fmt 区域的
client_len = struct.calcsize("!i" + pack_len + 's')
print(client_len) # 输入为 4 +3留神看正文，动静计算长度就这么进去了，然而留神了，struct.pack 压包动态化是面向包头外面有几个对象，如果只有一个对象传入 json 输入应该是这样的
本次代码对于压包实例
buffer = json.dumps(data)
print(len(buffer))
packet_head = struct.pack("!i",len(buffer))
buffer_client = packet_head+buffer.encode("utf-8")
print(buffer_client) # b'\x00\x00\x008{"ip":"192.168.1.105","status":"alive","pid": 26464}'心跳客户端
只蕴含和服务器进行通信，发送 Tcp-stuct，Json，把 json 数据做为心跳包发送了，留神理论心跳确实会是固定的数据，但不会传入这个。
服务器只是解析字符串那样去判断心跳是哪个客户端发的。状态切换性能下个文章再写。
import datetime
import socket, sys, os
import time, json,struct
class HeartBeatClient:
interval = 10 #心跳发送距离
def __init__(self, addr: tuple):
try:
self.client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
self.client.connect(addr)
except socket.error as e:
print("Error creating socket: %s" % e)
sys.exit()
def encode_json(self, conn,data:dict):
"""发包"""
buffer = json.dumps(data)
print(f"以后客户端收回去包长度{len(buffer)}")
packet_head = struct.pack("!i", len(buffer))
conn.send(packet_head + buffer.encode("utf-8"))
def loop_client(self, conn: socket.socket):
"""
循环客户端
:param conn:
:return:
"""status = ["alive","leave","close"] #状态列表有序
idx = 0 #状态索引
while True:
ip_addr = socket.gethostbyname(socket.gethostname())
pid = os.getpid()
data = {"ip": ip_addr, "status": status[idx], "pid": pid}
buffer = json.dumps(data)
try:
self.encode_json(conn,buffer)
except socket.error:
print("client send failed")
break
else:
now =datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print({"time":now,"fd":os.getpid(),"status":status[idx]})
time.sleep(self.interval)
self.client_close(conn)
def client_close(self,conn):
if conn:
conn.close()
if __name__ == '__main__':
client = HeartBeatClient(("127.0.0.1", 14000))
client.loop_client(client.client)加固 strcut 传递应用的例子，倡议手敲代码。
心跳服务器
次要是对应这次客户端编写的心跳服务器性能，留神调式是先启动服务器，在启动客户端文件。
为了模仿 fd_port 自增 1, 等于好多个客户端连贯入，这里如果不相熟 Threading 的，须要略微自学下。
import socket
import json
from threading import Thread
import ast
class HeartBeatServer:
def __init__(self, addr: tuple, max: int):
self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
self.sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
self.sock.bind(addr)
# 最大反对 max 个链接数
self.sock.listen(max)
self.user = []
def encode_buffer(self, conn: socket.socket, data: str or bytes or dict):
"""
发送数据
:param conn: 客户端链接到服务器的句柄
:param data: 数据
:return:
"""
if isinstance(data, str):
data = data.encode("utf-8")
elif isinstance(data, dict):
data = str(data).encode("utf-8")
conn.send(str(data).encode("utf-8"))
def match_data(self,recv)->bool:
"""
匹配反序列化后的数据
:param recv:
:return:
"""
if isinstance(recv,dict):
return recv.get("ip") and recv.get("status")
def loop_thread(self, conn: socket.socket, fd_port: int):
"""
服务器是只判断客户端的包头是否非法。:return:
"""
head_len = 4
self.user.append("192.168.1.105:88888")
idx = 1
while True:
try:
# 不停收包
data = conn.recv(1024 * 4)
if len(data) > head_len:
recv = json.loads(data[4:])
recv = ast.literal_eval(recv)
if not self.match_data(recv):
# pop()列表丢进来并且返回丢出的数据，默认是最初一个
print(f"client fd addr:{self.user.pop()} Connected over!")
break
# 为了模仿 fd_port 自增 1, 等于好多个客户端连贯入
self.user.append(f"{recv.get('ip')}:{fd_port + idx}")
print(f"以后服务器治理用户 -->{self.user}")
else:
print(f"client fd addr:{self.user[-1]}数据不非法")
except socket.error:
print(f"client fd addr:{self.user.pop()} Connected over!")
break
else:
idx += 1
conn.close()
def start(self):
"""
服务启动
:return:
"""
while True:
conn, addr = self.sock.accept()
t = Thread(target=self.loop_thread, args=(conn, addr[1]))
t.start()
if __name__ == '__main__':
server = HeartBeatServer(("127.0.0.1", 14000), 100)
server.start()这里有一个重要概念
这里为啥不能用 self.sock 是因为 self.sock 是服务器自身的句柄
conn 是服务器收到客户端对象的句柄，所以这个 conn 才是被治理的，当客户端断开时，在服务器通过 conn 进行挥手
如果是 self.sock 服务就敞开了。
结尾
第五章也写了一部分草稿中
本文首发于 TesterHome 社区，作者是资深游戏测试开发工程师陈子昂。用 Python 写网络编程共四篇，明天分享的是第四篇。原文链接：https://testerhome.com/topics/29411
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