如何用 python 搭建一个邮件服务器

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。

这个主要是要对socket的基本通讯流程比较熟悉，socket server端的流程是

建立socket

bind到特定的端口

listen指定连接数量

accept接受连接

建立连接后用read/write通讯

完成后用close清理资源

import socket 导入socket库

host='' 指明需要绑定的ip,为空应该是绑定本机所有Ip

port=51423 绑定的端口号

s=socketsocket(socketAF_INET,socketSOCK_STREAM) 创建socket

ssetsockopt(socketSOL_SOCKET,socketSO_REUSEADDR,1) 设置socket的属性

sbind((host,port)) 绑定端口

slisten(1) 设置只允许一个client连接

print ("Server is running on port %d;press Ctrl-C to terminate" % port) 打印信息，提示端口号

while 1: 死循环等待连接

clientsock,clientaddr=saccept() 等待直至有client连接，分别返回通讯用的socket和client的地址

clientfile=clientsockmakefile('rw',0) 创建用于通讯用的虚拟文件

clientfilewrite("Welcome,"+str(clientaddr)+"\n") 向client发送消息

clientfilewrite("please enter a string:") 向client发送消息

line=clientfilereadline()strip() 读取client消息

clientfilewrite("you entered %d characters\n" % len(line)) 向client发送消息

clientfileclose() 关闭虚拟文件

clientsockclose() 关闭通讯用socket,通讯结束

看你服务器的性能和服务器繁忙不繁忙

import time

import numpy as np

a=nparange(200000000)

start=timeclock()

b=a2

stop=timeclock()

print "Elapsed time: %3f s" % (stop-start)

上边这段代码，在WIN10的笔记本上，Elapsed time =03秒左右，而在一个非常贵的服务器LINUX上运行，竟然耗时05秒左右。反复试验了多次都是这样！

大牛解释一下为啥啊？

首先纠正几个名词问题

服务器是指的硬件,PYthon作为一个编程语言是无法制作硬件的

网址更确切的说应该是域名服务,网址是一个指向地址,指向的是服务器的IP地址

python只能制作网站后台程序,目前已经有现成的py库可以快速搭建网站服务如:Django,Flask,Bottle 等框架都可以实现

通过网址访问,则需要域名服务,需要从域名服务商购买域名,并将域名解析到,网站服务器上,通过80端口访问通过网站程序搭建的网站

网址从服务商处注册,是需要一定费用的,可以根据自己的需要在服务商处选择

域名是可以自己自定义选择的,不过一定得是别人没有注册过的才行

服务器也是需要付费的

python脚本。实现python程序只能在指定的服务器上运行需要python脚本，Python由荷兰数学和计算机科学研究学会的Guido van Rossum 于1990年代初设计，作为一门叫做ABC语言的替代品。

正常，这才是服务器

首先确保装了Python，我装的是2x版本，对了，我的操作系统是WIN7，其实对于Python来说，什么操作系统并不重要。Python内置了一个简单的HTTP服务器，只需要在命令行下面敲一行命令，一个HTTP服务器就起来了：

python -m SimpleHTTPServer 80

后面的80端口是可选的，不填会采用缺省端口8000。注意，这会将当前所在的文件夹设置为默认的Web目录，试着在浏览器敲入本机地址：

如果当前文件夹有indexhtml文件，会默认显示该文件，否则，会以文件列表的形式显示目录下所有文件。这样已经实现了最基本的文件分享的目的，你可以做成一个脚本，再建立一个快捷方式，就可以很方便的启动文件分享了。如果有更多需求，完全可以根据自己需要定制，具体的请参见官方文档SimpleHTTPServer，或者直接看源码。我拷贝一段，方便参考：

import SimpleHTTPServer

import SocketServer

PORT = 8000

Handler = SimpleHTTPServerSimpleHTTPRequestHandler

httpd = SocketServerTCPServer(("", PORT), Handler)

print "serving at port", PORT

httpdserve_forever()

如果你想改变端口号，你可以使用如下的命令：

python -m SimpleHTTPServer 8080

如果你只想让这个HTTP服务器服务于本地环境，那么，你需要定制一下你的Python的程序，下面是一个示例：

import sys

import BaseHTTPServer

from SimpleHTTPServer import SimpleHTTPRequestHandler

HandlerClass = SimpleHTTPRequestHandler

ServerClass = BaseHTTPServerHTTPServer

Protocol = "HTTP/10"

if sysargv[1:]:

port = int(sysargv[1])

else:

port = 8000

server_address = ('127001', port)

HandlerClassprotocol_version = Protocol

httpd = ServerClass(server_address, HandlerClass)

sa = httpdsocketgetsockname()

print "Serving HTTP on", sa[0], "port", sa[1], ""

httpdserve_forever()

注意：所有的这些东西都可以在 Windows 或 Cygwin 下工作。

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