11.3 创建UDP服务器


问题

你想实现一个基于UDP协议的服务器来与客户端通信。

解决方案

跟TCP一样,UDP服务器也可以通过使用 socketserver 库很容易的被创建。 例如,下面是一个简单的时间服务器:

from socketserver import BaseRequestHandler, UDPServer
import time

class TimeHandler(BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        print('Got connection from', self.client_address)
        # Get message and client socket
        msg, sock = self.request
        resp = time.ctime()
        sock.sendto(resp.encode('ascii'), self.client_address)

if __name__ == '__main__':
    serv = UDPServer(('', 20000), TimeHandler)
    serv.serve_forever()

跟之前一样,你先定义一个实现 handle() 特殊方法的类,为客户端连接服务。 这个类的 request 属性是一个包含了数据报和底层socket对象的元组。client_address 包含了客户端地址。

我们来测试下这个服务器,首先运行它,然后打开另外一个Python进程向服务器发送消息:

>>> from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
>>> s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
>>> s.sendto(b'', ('localhost', 20000))
0
>>> s.recvfrom(8192)
(b'Wed Aug 15 20:35:08 2012', ('127.0.0.1', 20000))
>>>

讨论

一个典型的UDP服务器接收到达的数据报(消息)和客户端地址。如果服务器需要做应答, 它要给客户端回发一个数据报。对于数据报的传送, 你应该使用socket的 sendto() 和 recvfrom() 方法。 尽管传统的 send() 和 recv() 也可以达到同样的效果, 但是前面的两个方法对于UDP连接而言更普遍。

由于没有底层的连接,UPD服务器相对于TCP服务器来讲实现起来更加简单。 不过,UDP天生是不可靠的(因为通信没有建立连接,消息可能丢失)。 因此需要由你自己来决定该怎样处理丢失消息的情况。这个已经不在本书讨论范围内了, 不过通常来说,如果可靠性对于你程序很重要,你需要借助于序列号、重试、超时以及一些其他方法来保证。 UDP通常被用在那些对于可靠传输要求不是很高的场合。例如,在实时应用如多媒体流以及游戏领域, 无需返回恢复丢失的数据包(程序只需简单的忽略它并继续向前运行)。

UDPServer 类是单线程的,也就是说一次只能为一个客户端连接服务。 实际使用中,这个无论是对于UDP还是TCP都不是什么大问题。 如果你想要并发操作,可以实例化一个 ForkingUDPServer 或 ThreadingUDPServer 对象:

from socketserver import ThreadingUDPServer

   if __name__ == '__main__':
    serv = ThreadingUDPServer(('',20000), TimeHandler)
    serv.serve_forever()

直接使用 socket 来实现一个UDP服务器也不难,下面是一个例子:

from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
import time

def time_server(address):
    sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
    sock.bind(address)
    while True:
        msg, addr = sock.recvfrom(8192)
        print('Got message from', addr)
        resp = time.ctime()
        sock.sendto(resp.encode('ascii'), addr)

if __name__ == '__main__':
    time_server(('', 20000))

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