有人說表示只學Python沒有用，必須學會一個框架(比如Django和web.py)才能找到工作。

其實掌握一個類似于框架的高級工具是有用的，但是基礎的東西可以讓你永遠不被淘汰，不要被工具限制了自己的發(fā)展。

今天不使用框架，也不使用Python標準庫中的高級包，只使用標準庫中的socket接口寫一個Python服務器。

框架與底層

在當今Python服務器框架 (framework, 比如Django, Twisted, web.py等等) 橫行的時代，從底層的socket開始寫服務器似乎是一個出力不討好的笨方法。

框架的意義在于掩蓋底層的細節(jié)，提供一套對于開發(fā)人員更加友好的API，并處理諸如MVC的布局問題。

框架允許我們快速的構建一個成型而且成熟的Python服務器。然而，框架本身也是依賴于底層(比如socket)。對于底層socket的了解，不僅可以幫助我們更好的使用框架，更可以讓我們明白框架是如何設計的。

更進一步，如果擁有良好的底層socket編程知識和其他系統(tǒng)編程知識，你完全可以設計并開發(fā)一款自己的框架。

如果你可以從底層socket開始，實現(xiàn)一個完整的Python服務器，支持用戶層的協(xié)議，并處理好諸如MVC(Model-View-Control)、多線程(threading)等問題，并整理出一套清晰的函數(shù)或者類，作為接口(API)呈現(xiàn)給用戶，你就相當于設計了一個框架。

socket接口是實際上是操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調用。

socket的使用并不局限于Python語言，你可以用C或者Java來寫出同樣的socket服務器，而所有語言使用socket的方式都類似(Apache就是使用C實現(xiàn)的服務器)。

但是你不能跨語言的使用框架。

框架的好處在于幫你處理了一些細節(jié)，從而實現(xiàn)快速開發(fā)，但同時受到Python本身性能的限制。

我們已經(jīng)看到，許多成功的網(wǎng)站都是利用動態(tài)語言(比如Python, Ruby或者PHP，比如twitter和facebook)快速開發(fā)，在網(wǎng)站成功之后，將代碼轉換成諸如C和JAVA這樣一些效率比較高的語言，從而讓服務器能更有效率的面對每天億萬次的請求。

在這種情況下，底層的重要性，就遠遠超過了框架。

TCP/IP和socket簡介

回到我們的任務。

我們需要對網(wǎng)絡傳輸，特別是TCP/IP協(xié)議和socket有一定的了解。

socket是進程間通信的一種方法，它是基于網(wǎng)絡傳輸協(xié)議的上層接口。

socket有許多種類型，比如基于TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議(兩種網(wǎng)絡傳輸協(xié)議)，其中又以TCP socket最為常用。

TCP socket與雙向管道(duplex PIPE)有些類似，一個進程向socket的一端寫入或讀取文本流，而另一個進程可以從socket的另一端讀取或寫入，比較特別是，這兩個建立socket通信的進程可以分別屬于兩臺不同的計算機。

TCP協(xié)議，就是規(guī)定了一些通信的守則，以便在網(wǎng)絡環(huán)境下能夠有效實現(xiàn)上述進程間通信過程。

雙向管道(duplex PIPE)存活于同一臺電腦中，所以不必區(qū)分兩個進程的所在計算機的地址，而socket必須包含有地址信息，以便實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。

一個socket包含四個地址信息: 兩臺計算機的IP地址和兩個進程所使用的端口(port)。IP地址用于定位計算機，而port用于定位進程 (一臺計算機上可以有多個進程分別使用不同的端口)。

TCP socket

在互聯(lián)網(wǎng)上，讓某臺計算機作為服務器。

服務器開放自己的端口，被動等待其他計算機連接。

當其他計算機作為客戶，主動使用socket連接到服務器的時候，服務器就開始為客戶提供服務。

在Python中，我們使用標準庫中的socket包來進行底層的socket編程。

首先是服務器端，我們使用bind()方法來賦予socket以固定的地址和端口，并使用listen()方法來被動的監(jiān)聽該端口。

當有客戶嘗試用connect()方法連接的時候，服務器使用accept()接受連接，從而建立一個連接的socket：

socket.socket()創(chuàng)建一個socket對象，并說明socket使用的是IPv4(AF_INET，IP version 4)和TCP協(xié)議(SOCK_STREAM)。

然后用另一臺電腦作為客戶，我們主動使用connect()方法來搜索服務器端的IP地址(在Linux中，你可以用$ifconfig來查詢自己的IP地址)和端口，以便客戶可以找到服務器，并建立連接:

在上面的例子中，我們對socket的兩端都可以調用recv()方法來接收信息，調用sendall()方法來發(fā)送信息。

這樣，我們就可以在分處于兩臺計算機的兩個進程間進行通信了。

當通信結束的時候，我們使用close()方法來關閉socket連接。

(如果沒有兩臺計算機做實驗，也可以將客戶端IP想要connect的IP改為"127.0.0.1"，這是個特殊的IP地址，用來連接當?shù)刂鳈C。)

基于TCP socket的HTTP服務器

上面的例子中，我們已經(jīng)可以使用TCP socket來為兩臺遠程計算機建立連接。

然而，socket傳輸自由度太高，從而帶來很多安全和兼容的問題。

我們往往利用一些應用層的協(xié)議(比如HTTP協(xié)議)來規(guī)定socket使用規(guī)則，以及所傳輸信息的格式。

HTTP協(xié)議利用請求-回應(request-response)的方式來使用TCP socket。

客戶端向服務器發(fā)一段文本作為request，服務器端在接收到request之后，向客戶端發(fā)送一段文本作為response。

在完成了這樣一次request-response交易之后，TCP socket被廢棄。

下次的request將建立新的socket。

request和response本質上說是兩個文本，只是HTTP協(xié)議對這兩個文本都有一定的格式要求。

Request Response

現(xiàn)在，我們寫出一個HTTP服務器端：

HTTP服務器程序的解釋

如我們上面所看到的，服務器會根據(jù)request向客戶傳輸?shù)膬蓷l信息text_content和pic_content中的一條，作為response文本。

整個response分為起始行(start line), 頭信息(head)和主體(body)三部分。起始行就是***行:

它實際上又由空格分為三個片段，HTTP/1.x表示所使用的HTTP版本，200表示狀態(tài)(status code)，200是HTTP協(xié)議規(guī)定的，表示服務器正常接收并處理請求，OK是供人來閱讀的status code。

頭信息跟隨起始行，它和主體之間有一個空行。

這里的text_content或者pic_content都只有一行的頭信息，text_content用來表示主體信息的類型為html文本：

而pic_content的頭信息(Content-Type: image/jpg)說明主體的類型為jpg圖片(image/jpg)。

主體信息為html或者jpg文件的內(nèi)容。

(注意，對于jpg文件，我們使用'rb'模式打開，是為了與windows兼容。因為在windows下，jpg被認為是二進制(binary)文件，在UNIX系統(tǒng)下，則不需要區(qū)分文本文件和二進制文件。)

我們并沒有寫客戶端程序，后面我們會用瀏覽器作為客戶端。

request由客戶端程序發(fā)給服務器。

盡管request也可以像response那樣分為三部分，request的格式與response的格式并不相同。

request由客戶發(fā)送給服務器，比如下面是一個request：

起始行可以分為三部分，***部分為請求方法(request method)，第二部分是URL，第三部分為HTTP版本。

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

GET是請求服務器發(fā)送資源給客戶，POST是請求服務器接收客戶送來的數(shù)據(jù)。

當我們打開一個網(wǎng)頁時，我們通常是使用GET方法;當我們填寫表格并提交時，我們通常使用POST方法。

第二部分為URL，它通常指向一個資源(服務器上的資源或者其它地方的資源)。像現(xiàn)在這樣，就是指向當前服務器的當前目錄的test.jpg。

按照HTTP協(xié)議的規(guī)定，服務器需要根據(jù)請求執(zhí)行一定的操作。

正如我們在服務器程序中看到的，我們的Python程序先檢查了request的方法，隨后根據(jù)URL的不同，來生成不同的response(text_content或者pic_content)。

隨后，這個response被發(fā)送回給客戶端。

使用瀏覽器實驗

為了配合上面的服務器程序，我已經(jīng)在放置Python程序的文件夾里，保存了一個test.jpg圖片文件。

我們在終端運行上面的Python程序，作為服務器端，再打開一個瀏覽器作為客戶端。

(如果有時間，你也完全可以用Python寫一個客戶端。原理與上面的TCP socket的客戶端程序相類似。)

在瀏覽器的地址欄輸入:

(當然，你也可以用令一臺電腦，并輸入服務器的IP地址)

OK，我已經(jīng)有了一個用Python實現(xiàn)的，并從socket寫起的服務器了。

從終端，我們可以看到，瀏覽器實際上發(fā)出了兩個請求。

***個請求為 (關鍵信息在起始行，這一個請求的主體為空):

我們的Python程序根據(jù)這個請求，發(fā)送給服務器text_content的內(nèi)容。

瀏覽器接收到text_content之后，發(fā)現(xiàn)正文的html文本中有，知道需要獲得text.jpg文件來補充為圖片，立即發(fā)出了第二個請求:

我們的Python程序分析過起始行之后，發(fā)現(xiàn)/test.jpg符合if條件，所以將pic_content發(fā)送給客戶。

***，瀏覽器根據(jù)html語言的語法，將html文本和圖畫以適當?shù)姆绞斤@示出來。(html可參考http://www.w3schools.com/html/default.asp)

探索的方向

1) 在我們上面的服務器程序中，我們用while循環(huán)來讓服務器一直工作下去。

實際上，我們還可以根據(jù)多線程的知識，將while循環(huán)中的內(nèi)容改為多進程或者多線程工作。

2) 我們的服務器程序還不完善，我們還可以讓我們的Python程序調用Python的其他功能，以實現(xiàn)更復雜的功能。比如說制作一個時間服務器，讓服務器向客戶返回日期和時間。你還可以使用Python自帶的數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)一個完整的LAMP服務器。

3) socket包是比較底層的包。Python標準庫中還有高層的包，比如SocketServer，SimpleHTTPServer，CGIHTTPServer，cgi。這些都包都是在幫助我們更容易的使用socket。如果你已經(jīng)了解了socket，那么這些包就很容易明白了。利用這些高層的包，你可以寫一個相當成熟的服務器。

4) 在經(jīng)歷了所有的辛苦和麻煩之后，你可能發(fā)現(xiàn)，框架是那么的方便，所以決定去使用框架。或者，你已經(jīng)有了參與到框架開發(fā)的熱情。

【編輯推薦】

【責任編輯：武曉燕 TEL：(010)68476606】

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python服务器搭建 实战_实战讲解：如何用Python搭建一个服务器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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