Python-网络和文件

操作文件和 socket 编程在平时也是必不可少的，这里介绍了 Python3 相关内容，做一个备忘。

网络编程

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socket 编程

• Linux 中的 socket ：

  • socket 也叫做套接字，起源于Unix，是应用层与 TCP/IP 协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口；
  • socket 中没有层的概念，它只是一个 facade 设计模式(门面模式)的应用，它把复杂的 TCP/IP 协议族隐藏在 socket 接口后面；对用户来说，一组简单的接口就是全部，让 socket 去组织数据，以符合指定的协议，而不需要让用户自己去定义什么时候需要指定哪个协议哪个函数；
  • socket 都可以用open() –> write/read –> close()模式来操作，socket 即是一种特殊的文件，一些 socket 函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）；
  • 在网络编程中，我们大量用的都是通过socket实现的。

• Python 中 socket 函数接口相关：

  • AF_UNIX 代表本地通讯套接字
  • AF_INET 代表 IPV4 网络套接字
  • SOCK_STREAM 代表基于连接的数据传输，类比 TCP
  • SOCK_DGRAM 代表不基于连接，基于报文的数据传输，类比 UDP
  • bind()绑定地址时，在 AF_UNIX 下是文件名的形式，在 AF_INET 下是(host,port)的形式
  • listen() 开始监听绑定的地址，参数含义：在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量
  • send() 发送数据
  • recv() 接收数据

• C/S 模型示例

# Server 端
s = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM) # 创建套接字对象
sockName = "/tmp/UNIX.motion.server.d"
if os.path.exists(sockName):
    os.unlink(sockName)
s.bind(sockName)  # 绑定地址
s.listen(5)       # 开始监听
conn, address = s.accept() # 被动接受客户端连接，阻塞式等待连接的到来
data = 'hello world'
conn.send(bytes(data, "utf-8")) # 数据交换
conn.close()
s.close()
        
# Client 端
s = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM) # 创建套接字对象
s.connect("/tmp/UNIX.motion.server.d") # 发送连接请求
data = s.recv(500)   # 数据交换
s.close()
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SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层)

• python 标准库 ssl 可实现加密通信
• ssl 库底层使用 openssl，做了面向对像化改造和简化，但还是可以明显看出 openssl 的痕迹
• 说到 ssl 很多人都会想到https，但本质而言 ssl 是在传输层和应用层之间新插入的一个层，根据不同层无关原则 ssl 和 https 并没有任何绑定关系，ssl 之上完全可以是其他任何应用层协议
• 应用实例

## 服务端
context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLS_SERVER) # 生成 SSL 上下文
context.load_cert_chain('cert/server.crt', 'cert/server_rsa_private.pem.unsecure') # 加载服务器所用证书和私钥
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM, 0) as sock: # 监听端口
    sock.bind(('127.0.0.1', 9443))
    sock.listen(5)
    # 将 socket 打包成 SSL socket
    with context.wrap_socket(sock, server_side=True) as ssock:
        while True:
            # 接收客户端连接
            client_socket, addr = ssock.accept()
            # 接收客户端信息
            msg = client_socket.recv(1024).decode("utf-8")
            print(f"receive msg from client {addr}：{msg}")
            # 向客户端发送信息
            msg = f"yes , you have client_socketect with server.\r\n".encode("utf-8")
            client_socket.send(msg)
            client_socket.close()

## 客户端
context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLS_CLIENT) # 生成 SSL 上下文
context.load_verify_locations('cert/ca.crt') # 加载信任根证书
with socket.create_connection(('127.0.0.1', 9443)) as sock: # 与服务端建立 socket 连接
    # 将 socket 打包成 SSL socket
    # 一定要注意的是这里的server_hostname不是指服务端IP，而是指服务端证书中设置的CN
    with context.wrap_socket(sock, server_hostname='127.0.0.1') as ssock:
        # 向服务端发送信息
        msg = "do i connect with server ?".encode("utf-8")
        ssock.send(msg)
        # 接收服务端返回的信息
        msg = ssock.recv(1024).decode("utf-8")
        print(f"receive msg from server : {msg}")
        ssock.close()
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文件和 I/O

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本文只讨论 Python 的文件和流操作，不讨论系统相关的目录操作。

文件操作常用函数

• open()，打开文件，文件指针的位置和打开时的读写模式有关
• .close()，关闭文件，释放文件句柄，建议使用 with 操作
• .write()，以当前文件指针，向文件写数据
• .read()，以当前文件指针，从文件读数据
• .readline()，以当前文件指针，从文件读一行文本
• .tell()，显示当前指针位置
• .seek()，移动指针位置

文件打开读写模式

• w 以写方式打开
• W 文件若存在，首先要清空，然后（重新）创建
• a 以追加模式打开 (从 EOF 开始, 必要时创建新文件)
• r+ 以读写模式打开
  　　1. 文件存在，打开文件，文件指针定位到文件开始位置
  　　2. 文件不存在， 则报错文件不存在。
• w+ 以写读模式打开 (参见 w )
  　　1. 文件存在，则清空(也即写入空);
  　　2. 文件不存在，则创建文件 ;
  　　3. 文件流定位到开始位置， 所以read() 会得到空。
• a+ 以读写模式打开 (参见 a )
  　　1. 文件存在，打开文件，文件指针定位到文件开始位置，但不清空；
  　　2. 文件不存在，创建文件；
  　　3. 打开后读取时，在文件开头位置，
  　　4. 写入时，添加到文章末尾，并且指针位于添加后的末尾，所以再次读取会乱码。
• rb 以二进制读模式打开
• wb 以二进制写模式打开 (参见 w )
• ab 以二进制追加模式打开 (参见 a )
• rb+ 以二进制读写模式打开 (参见 r+ )
• wb+ 以二进制读写模式打开 (参见 w+ )
• ab+ 以二进制读写模式打开 (参见 a+ )
• 另外：
  　　1. w 打开文件写入，也会清空文件，如果使用read()，则报错；a 打开文件添加，数据流添加到文件末尾，而不是w模式的清空后，添加到文件末尾。
  　　2. b 可以附加到上述的字母后，形成rb, rb+, wb等等模式，针对二进制文件，比如exe, elf, jpeg格式的文件，进行文件操作； 在unix 类型的系统上，text格式与二进制的处理相同，但是非unix类型的系统上，换行格式不同，所以需要用加b模式来在指定是否是二进制。
  3. 并发读文件时，偶尔会因为读不到(其实有数据)数据而返回 ‘’ 空串，应该是因为句柄被占用了。

I/O 流操作

  io 模块提供了 Python 用于处理各种 I/O 类型的主要工具。三种主要的 I/O 类型分别为: 文本 I/O, 二进制 I/O 和原始 I/O。这些是泛型类型，有很多种后端存储可以用在他们上面。一个隶属于任何这些类型的具 体对象被称作 file object。其他同类的术语还有 流和 类文件对象。

• Text I/O 用于识别和处理字符串你对象。
• Binary I/O 也称作缓冲流，以字节为对象操作数据。
• Raw I/O 也称作非缓冲流，用于低级别的的二进制流操作。

参考文档

https://blog.csdn.net/vic_qxz/article/details/83934989