快捷導(dǎo)航

Python的Asyncore異步Socket模塊及實(shí)現(xiàn)端口轉(zhuǎn)發(fā)的例子

更新時(shí)間：2016年06月14日 17:47:45 作者：phithon

asyncore模塊是封裝過(guò)的處理socket事件的模塊,采用異步的處理方式,這里我們講來(lái)講解Python的Asyncore異步Socket模塊及實(shí)現(xiàn)端口轉(zhuǎn)發(fā)的例子,需要的朋友可以參考下

Asyncore模塊提供了以異步的方式寫(xiě)入套接字服務(wù)客戶端和服務(wù)器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

只有兩種方式使一個(gè)程序在單處理器上實(shí)現(xiàn)“同時(shí)做不止一件事”。多線程編程是最簡(jiǎn)單和最流行的方式，但是有另一種很不一樣的技術(shù)，可以使得我們保持多線程的幾乎所有優(yōu)勢(shì)，卻不用真正使用多線程。如果你的程序主要是受I/O限制的，這是唯一可行的方式。如果你的程序是受處理器限制的，則先發(fā)制人的調(diào)度線程可能是你真正需要的。但是，很少網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是受處理器限制的。

如果您的操作系統(tǒng)支持在其I / O庫(kù)的 select() 系統(tǒng)調(diào)用（幾乎所有系統(tǒng)都支持），那么你可以用它一次處理多個(gè)通信信道;當(dāng)你的I/O在后臺(tái)忙碌時(shí)處理其他工作。雖然這一策略似乎很奇怪很復(fù)雜，尤其是最開(kāi)始的時(shí)候，這在很多方面比多線程編程更容易理解和控制。asyncore 模塊為你解決了很多困難，使你能快速構(gòu)建復(fù)雜的高性能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端。對(duì)于會(huì)話應(yīng)用程序和協(xié)議， asynchat 模塊是非常有用的。

兩個(gè)模塊背后的想法就是創(chuàng)建一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 通道, 及 asyncore.dispatcher 和 asynchat.async_chat 類的實(shí)例. 如果你沒(méi)有提供自己的映射的話，創(chuàng)建通道會(huì)把這兩個(gè)實(shí)例加到由 loop() 函數(shù)使用的全局映射中。

一旦初始化通道被創(chuàng)建，調(diào)用 loop() 函數(shù)會(huì)激活通道服務(wù)，這會(huì)持續(xù)到最后一個(gè)通道（包括所有在異步服務(wù)中被加到映射中的通道）被關(guān)閉。
該模塊文件包含一個(gè)loop()函數(shù)和一個(gè)dispatcher基類，其中l(wèi)oop()函數(shù)是全局函數(shù)，負(fù)責(zé)檢查一個(gè)保存著dispatcher實(shí)例的dict，也被稱為channel。
每一個(gè)繼承dispatcher類的對(duì)象，都可以看作需要處理的socket，因此使用時(shí)我們只需定義一個(gè)繼承dispatcher的類，然后重寫(xiě)一些方法就行，一般都是以handle_開(kāi)頭的方法。

端口轉(zhuǎn)發(fā)的示例
如果你的程序想在同一時(shí)間做一件一上的事情，多線程是最快也最普遍的方式，但還有一個(gè)方式，在I/O流量很大的時(shí)候特別實(shí)用。如果你的操作系統(tǒng)支持select函數(shù)，你就可以讓I/O在后臺(tái)讀寫(xiě)。這個(gè)模塊聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜，但實(shí)際上有很多方式可以理解它，這個(gè)文檔幫你解決了這些問(wèn)題。
我感覺(jué)這個(gè)模塊應(yīng)該是一個(gè)以事件驅(qū)動(dòng)的異步I/O，跟C++的事件選擇模型類似。每當(dāng)發(fā)生了讀、寫(xiě)事件后，會(huì)交由我們重寫(xiě)的事件函數(shù)進(jìn)行處理。
我這里有一個(gè)使用asyncore模塊編寫(xiě)端口轉(zhuǎn)發(fā)腳本，從這個(gè)腳本可以大概了解asyncore的基本使用。
在文章中，所說(shuō)的客戶端就是我們的電腦，服務(wù)端是轉(zhuǎn)發(fā)到的地址。也就是客戶端發(fā)送到這個(gè)腳本的信息，這個(gè)腳本轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)端上。
首先，定義一個(gè)forwarder類：

class forwarder(asyncore.dispatcher):
  def __init__(self, ip, port, remoteip,remoteport,backlog=5):
    asyncore.dispatcher.__init__(self)
    self.remoteip=remoteip
    self.remoteport=remoteport
    self.create_socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    self.set_reuse_addr()
    self.bind((ip,port))
    self.listen(backlog)

  def handle_accept(self):
    conn, addr = self.accept()
    # print '--- Connect --- '
    sender(receiver(conn),self.remoteip,self.remoteport)

這個(gè)類繼承自asyncore模塊的dispatcher類（它就是我們的主要的類，其中包括了一些之后要重載的函數(shù)），構(gòu)造函數(shù)獲得5個(gè)參數(shù)，第1、2個(gè)參數(shù)是腳本監(jiān)聽(tīng)的本地IP和端口，第3、4個(gè)參數(shù)是服務(wù)端的IP和端口。第5個(gè)參數(shù)是listen函數(shù)的參數(shù)，等待隊(duì)列最大長(zhǎng)度。
如何使用這個(gè)類，只需要如下新建一個(gè)對(duì)象，把相應(yīng)IP和端口傳入，再進(jìn)入loop即可：

forwarder(options.local_ip,options.local_port,options.remote_ip,options.remote_port)
asyncore.loop()

進(jìn)入loop后相當(dāng)于開(kāi)啟了一個(gè)守護(hù)線程，在后臺(tái)一直運(yùn)行著，等待socket事件的發(fā)生。
因?yàn)槲覀冞@個(gè)腳本是端口轉(zhuǎn)發(fā)工具，所以實(shí)際上運(yùn)行的過(guò)程是：客戶端連接這個(gè)腳本的端口，讓后發(fā)送給這個(gè)端口的數(shù)據(jù)腳本自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)端地址和端口。所以，首先接收到的應(yīng)該是連接消息（accept事件）。
那么，當(dāng)accept事件發(fā)生后，就進(jìn)入了handle_accept函數(shù)中。所以我們看到，handle_accept函數(shù)實(shí)際上就是調(diào)用了accept函數(shù)接收了客戶端連接對(duì)象和地址。獲得了之后又新建了一個(gè)sender類對(duì)象，這個(gè)對(duì)象定義如下：

class sender(asyncore.dispatcher):
  def __init__(self, receiver, remoteaddr,remoteport):
    asyncore.dispatcher.__init__(self)
    self.receiver=receiver
    receiver.sender=self
    self.create_socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    self.connect((remoteaddr, remoteport))

  def handle_connect(self):
    pass

  def handle_read(self):
    read = self.recv(4096)
    # print '<-- %04i'%len(read)
    self.receiver.to_remote_buffer += read

  def writable(self):
    return (len(self.receiver.from_remote_buffer) > 0)

  def handle_write(self):
    sent = self.send(self.receiver.from_remote_buffer)
    # print '--> %04i'%sent
    self.receiver.from_remote_buffer = self.receiver.from_remote_buffer[sent:]

  def handle_close(self):
    self.close()
    self.receiver.close()

這個(gè)類也是繼承自asyncore.dispatcher，它的構(gòu)造函數(shù)接收3個(gè)參數(shù)，分別是recv對(duì)象（這個(gè)之后說(shuō)到），遠(yuǎn)端地址，對(duì)應(yīng)端口。
函數(shù)中又新建了一個(gè)socket，這個(gè)socket就是和服務(wù)端端口通信的socket，然后調(diào)用connect連接這個(gè)端口。
之后其實(shí)也是進(jìn)入了一個(gè)等待消息的過(guò)程，因?yàn)槲覀儼l(fā)送了一個(gè)connect，所以下一次接收到的消息應(yīng)該是connect，而handle_connect是一個(gè)pass掉的函數(shù)。沒(méi)有執(zhí)行任何內(nèi)容。
在連接完成后，我們就相當(dāng)于建立好了一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)的通道。當(dāng)客戶端向這個(gè)腳本監(jiān)聽(tīng)的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，它就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)端端口上。服務(wù)端端口返回的數(shù)據(jù)包，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端上。
回到構(gòu)造函數(shù)的第1個(gè)參數(shù)，我們?cè)趂orwarder類函數(shù)中可以看到，傳入的是一個(gè)receiver(conn)對(duì)象，receiver也是一個(gè)類，我們來(lái)看看這個(gè)類的定義：

class receiver(asyncore.dispatcher):
  def __init__(self,conn):
    asyncore.dispatcher.__init__(self,conn)
    self.from_remote_buffer=''
    self.to_remote_buffer=''
    self.sender=None

  def handle_connect(self):
    pass

  def handle_read(self):
    read = self.recv(4096)
    # print '%04i -->'%len(read)
    self.from_remote_buffer += read

  def writable(self):
    return (len(self.to_remote_buffer) > 0)

  def handle_write(self):
    sent = self.send(self.to_remote_buffer)
    # print '%04i <--'%sent
    self.to_remote_buffer = self.to_remote_buffer[sent:]

  def handle_close(self):
    self.close()
    if self.sender:
      self.sender.close()

它也是繼承了asyncore.dispatcher，構(gòu)造函數(shù)只接收一個(gè)參數(shù)，就是connect的返回值，一個(gè)連接對(duì)象。
實(shí)際上這個(gè)對(duì)象它就是監(jiān)聽(tīng)、處理與客戶端的通信，而之前說(shuō)的sender對(duì)象是監(jiān)聽(tīng)、處理與服務(wù)端的通信。

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