如何使用python制作websocket服务器

之上的以gevent为基础的统一APIIO服务器端实现, web2py。只需要大约3行代码就可以把它配置到你的框架里。Gevent-socket是Socketio协议的一个python实现IO是一个可以

Python的特色简单 Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的Python程序就感觉像是在读英语一样，尽管这个英语的要求非常严格！Python的这种伪代码本质是它最大的优点之一。它使你能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。 易学 就如同你即将看到的一样，Python极其容易上手。前面已经提到了，Python有极其简单的语法。 免费、开源 Python是FLOSS（自由/开放源码软件）之一。简单地说，你可以自由地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念。这是为什么Python如此优秀的原因之一——它是由一群希望看到一个更加优秀的Python的人创造并经常改进着的。 高层语言 当你用Python语言编写程序的时候，你无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节。 可移植性 由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依赖于系统的特性，那么你的所有Python程序无需修改就可以在下述任何平台上面运行。 这些平台包括Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE甚至还有PocketPC！ 解释性 这一点需要一些解释。 一个用编译性语言比如C或C++写的程序可以从源文件（即C或C++语言）转换到一个你的计算机使用的语言（二进制代码，即0和1）。这个过程通过编译器和不同的标记、选项完成。当你运行你的程序的时候，连接/转载器软件把你的程序从硬盘复制到内存中并且运行。 而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。你可以直接从源代码 运行 程序。在计算机内部，Python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式，然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。事实上，由于你不再需要担心如何编译程序，如何确保连接转载正确的库等等，所有这一切使得使用Python更加简单。由于你只需要把你的Python程序拷贝到另外一台计算机上，它就可以工作了，这也使得你的Python程序更加易于移植。 面向对象 Python即支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在 面向过程 的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在 面向对象 的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。与其他主要的语言如C++和Java相比，Python以一种非常强大又简单的方式实现面向对象编程。 可扩展性 如果你需要你的一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，你可以把你的部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。 可嵌入性 你可以把Python嵌入你的C/C++程序，从而向你的程序用户提供脚本功能。 丰富的库 Python标准库确实很庞大。它可以帮助你处理各种工作，包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI（图形用户界面）、Tk和其他与系统有关的操作。记住，只要安装了Python，所有这些功能都是可用的。这被称作Python的“功能齐全”理念。 除了标准库以外，还有许多其他高质量的库，如wxPython、Twisted和Python图像库等等。

有人说表示只学Python没有用，必须学会一个框架(比如Django和webpy)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, webpy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：

socketsocket()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"127001"，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。

整个response分为起始行(start line), 头信息(head)和主体(body)三部分。起始行就是第一行:

它实际上又由空格分为三个片段，HTTP/1x表示所使用的HTTP版本，200表示状态(status code)，200是HTTP协议规定的，表示服务器正常接收并处理请求，OK是供人来阅读的status code。

头信息跟随起始行，它和主体之间有一个空行。

这里的text_content或者pic_content都只有一行的头信息，text_content用来表示主体信息的类型为html文本：

而pic_content的头信息(Content-Type: image/jpg)说明主体的类型为jpg(image/jpg)。

主体信息为html或者jpg文件的内容。

(注意，对于jpg文件，我们使用"rb"模式打开，是为了与windows兼容。因为在windows下，jpg被认为是二进制(binary)文件，在UNIX系统下，则不需要区分文本文件和二进制文件。)

我们并没有写客户端程序，后面我们会用浏览器作为客户端。

request由客户端程序发给服务器。

尽管request也可以像response那样分为三部分，request的格式与response的格式并不相同。

request由客户发送给服务器，比如下面是一个request：

起始行可以分为三部分，第一部分为请求方法(request method)，第二部分是URL，第三部分为HTTP版本。

request method可以有GET， PUT， POST， DELETE， HEAD。最常用的为GET和POST。

GET是请求服务器发送资源给客户，POST是请求服务器接收客户送来的数据。

当我们打开一个网页时，我们通常是使用GET方法；当我们填写表格并提交时，我们通常使用POST方法。

第二部分为URL，它通常指向一个资源(服务器上的资源或者其它地方的资源)。像现在这样，就是指向当前服务器的当前目录的testjpg。

按照HTTP协议的规定，服务器需要根据请求执行一定的操作。

正如我们在服务器程序中看到的，我们的Python程序先检查了request的方法，随后根据URL的不同，来生成不同的response(text_content或者pic_content)。

随后，这个response被发送回给客户端。

使用浏览器实验

为了配合上面的服务器程序，我已经在放置Python程序的文件夹里，保存了一个testjpg文件。

我们在终端运行上面的Python程序，作为服务器端，再打开一个浏览器作为客户端。

(如果有时间，你也完全可以用Python写一个客户端。原理与上面的TCP socket的客户端程序相类似。)

在浏览器的地址栏输入:

(当然，你也可以用令一台电脑，并输入服务器的IP地址)

OK，我已经有了一个用Python实现的，并从socket写起的服务器了。

从终端，我们可以看到，浏览器实际上发出了两个请求。

第一个请求为 (关键信息在起始行，这一个请求的主体为空):

我们的Python程序根据这个请求，发送给服务器text_content的内容。

浏览器接收到text_content之后，发现正文的html文本中有<IMG src="textjpg" />，知道需要获得textjpg文件来补充为，立即发出了第二个请求:

我们的Python程序分析过起始行之后，发现/testjpg符合if条件，所以将pic_content发送给客户。

最后，浏览器根据html语言的语法，将html文本和图画以适当的方式显示出来。

探索的方向

1) 在我们上面的服务器程序中，我们用while循环来让服务器一直工作下去。

实际上，我们还可以根据多线程的知识，将while循环中的内容改为多进程或者多线程工作。

2) 我们的服务器程序还不完善，我们还可以让我们的Python程序调用Python的其他功能，以实现更复杂的功能。比如说制作一个时间服务器，让服务器向客户返回日期和时间。你还可以使用Python自带的数据库，来实现一个完整的LAMP服务器。

3) socket包是比较底层的包。Python标准库中还有高层的包，比如SocketServer，SimpleHTTPServer，CGIHTTPServer，cgi。这些都包都是在帮助我们更容易的使用socket。如果你已经了解了socket，那么这些包就很容易明白了。利用这些高层的包，你可以写一个相当成熟的服务器。

4) 在经历了所有的辛苦和麻烦之后，你可能发现，框架是那么的方便，所以决定去使用框架。或者，你已经有了参与到框架开发的热情。

使用pip或easy_install可以管理和安装python的package包，实际上它们都是从pypi服务器中搜索和下载package的。目前在pypi服务器上，有超过三万多个package，同时还允许我们将自己的代码也上传发布到服务器上。这样，世界上的所有人都能使用pip或easy_install来下载使用我们的代码了。

具体步骤如下：

首先创建项目文件和setup文件。

目录文件结构如下：

project/

simpletest/

__init__py

testpy

setuppy

假设项目文件只有一个simpletest包，里面有一个testpy文件。

创建的setuppy文件格式大致如下，其中，install_requires字段可以列出依赖的包信息，用户使用pip或easy_install安装时会自动下载依赖的包。详细的格式参考文档。

from setuptools import setup, find_packages

setup(

name = 'simpletest',

version = '001',

keywords = ('simple', 'test'),

description = 'just a simple test',

license = 'MIT License',

install_requires = ['simplejson>=11'],

author = 'yjx',

author_email = 'not@allcom',

packages = find_packages(),

platforms = 'any',

)

然后将代码打包。

打包只需要执行python

setuppy xxx命令即可，其中xxx是打包格式的选项，如下：

# 以下所有生成文件将在当前路径下 dist 目录中

python setuppy bdist_egg # 生成easy_install支持的格式

python setuppy sdist # 生成pip支持的格式，下文以此为例

发布到pypi。

发布到pypi首先需要注册一个账号，然后进行如下两步：

注册package。输入python setuppy register。

上传文件。输入python setuppy sdist upload。

安装测试

上传成功后，就可以使用pip来下载安装了。

另外，pypi还有一个测试服务器，可以在这个测试服务器上做测试，测试的时候需要给命令指定额外的"-r"或"-i"选项，如python

setuppy register -r "",python

setuppy sdist upload -r "",pip

install -i "" simpletest。

发布到测试服务器的时候，建议在linux或cygwin中发布，如果是在windows中，参考文档，需要生成pypirc文件