Читать онлайн «Язык программирования Python». Страница 37

Любой программист знает, что программирование тем эффективнее, чем лучше удалось «расставить скобки», выведя «общий множитель за скобки». Другими словами, хорошие программисты должны быть достаточно «ленивы», чтобы найти оптимальную декомпозицию решаемой задачи. При проектировании динамического web–сайта Zope позволяет разместить «множители» и «скобки» так, чтобы достигнуть максимального повторного использования кода (как разметки, так и сценариев). Помогает этому уникальный подход к построению взаимоотношений между объектами: заимствование (acquisition).

Пусть некоторый объект (документ, изображение, сценарий, подключение к базе данных и т.п.) расположен в папке Example. Теперь объекты этой папки доступны по имени из любых нижележащих папок. Даже политики безопасности заимствуются более глубоко вложенными папками от папок, которые ближе к корню. Заимствование является очень важной концепцией Zope, без понимания которой Zope сложно грамотно применять, и наоборот, ее понимание позволяет экономить силы и время, повторно используя объекты в разработке.

Самое интересное, что заимствовать объекты можно также из параллельных папок. Пусть, например, рядом с папкой Example находится папка Zigzag, в которой лежит нужный объект (его наименование note). При этом в папке Example программиста интересует объект index_html, внутри которого вызывается note. Обычный путь к объекту index_html будет происходить по URI вроде http://zopeserver/Example/. А вот если нужно использовать note из Zigzag (и в папке Example его нет), то URI будет: http://zopeserver/Zigzag/Example/. Таким образом, указание пути в Zope отличается от традиционного пути, скажем, в Unix: в пути могут присутствовать «зигзаги» через параллельные папки, дающие возможность заимствовать объекты из этих папок. Таким образом, можно сделать конкретную страницу, комбинируя один или несколько независимых аспектов.

В этой лекции были рассмотрены различные подходы к использованию Python в web–приложениях. Самый простой способ реализации web–приложения — использование CGI–сценариев. Более сложным является использование специальных модулей для web–сервера, таких как mod_python. Наконец, существуют технологии вроде Zope, которые предоставляют специализированные сервисы, позволяющие создавать web–приложения. 

В этой лекции рассматривается реализация на Python простейшего клиент–серверного приложения, дается представление о типичном для сети Internet приложении. Стандартная библиотека Python имеет несколько модулей для работы с различными протоколами. Этими модулями охватываются как низкоуровневые протоколы (TCP/IP, UDP/IP), так и высокоуровневые (HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, NNTP, …). Здесь будет рассмотрена работа с сокетами (модуль socket) и три модуля высокоуровневых протоколов (urllib2, poplib, smtplib). При этом предполагается, что имеется понимание принципов работы IP–сети и некоторых ее сервисов, а также представление о системе WWW.

Применяемая в IP–сетях архитектура клиент–сервер использует IP–пакеты для коммуникации между клиентом и сервером. Клиент отправляет запрос серверу, на который тот отвечает. В случае с TCP/IP между клиентом и сервером устанавливается соединение (обычно с двусторонней передачей данных), а в случае с UDP/IP — клиент и сервер обмениваются пакетами (дейтаграммамми) с негарантированной доставкой.

Каждый сетевой интерфейс IP–сети имеет уникальный в этой сети адрес (IP–адрес). Упрощенно можно считать, что каждый компьютер в сети Интернет имеет собственный IP–адрес. При этом в рамках одного сетевого интерфейса может быть несколько сетевых портов. Для установления сетевого соединения приложение клиента должно выбрать свободный порт и установить соединение с серверным приложением, которое слушает (listen) порт с определенным номером на удаленном сетевом интерфейсе. Пара IP–адрес и порт характеризуют сокет (гнездо) — начальную (конечную) точку сетевой коммуникации. Для создания соединения TCP/IP необходимо два сокета: один на локальной машине, а другой — на удаленной. Таким образом, каждое сетевое соединение имеет IP–адрес и порт на локальной машине, а также IP–адрес и порт на удаленной машине.

Модуль socket обеспечивает возможность работать с сокетами из Python. Сокеты используют транспортный уровень согласно семиуровневой модели OSI (Open Systems Interconnection, взаимодействие открытых систем), то есть относятся к более низкому уровню, чем большинство описываемых в этом разделе протоколов.

Уровни модели OSI:

Физический

Поток битов, передаваемых по физической линии. Определяет параметры физической линии.

Канальный (Ethernet, PPP, ATM и т.п.)

Кодирует и декодирует данные в виде потока битов, справляясь с ошибками, возникающими на физическом уровне в пределах физически единой сети.

Сетевой (IP)

Маршрутизирует информационные пакеты от узла к узлу.

Транспортный (TCP, UDP и т.п.)

Обеспечивает прозрачную передачу данных между двумя точками соединения.

Сеансовый

Управляет сеансом соединения между участниками сети. Начинает, координирует и завершает соединения.

Представления

Обеспечивает независимость данных от формы их представления путем преобразования форматов. На этом уровне может выполняться прозрачное (с точки зрения вышележащего уровня) шифрование и дешифрование данных.

Приложений (HTTP, FTP, SMTP, NNTP, POP3, IMAP и т.д.)

Поддерживает конкретные сетевые приложения. Протокол зависит от типа сервиса.

Каждый сокет относится к одному из коммуникационных доменов. Модуль socket поддерживает домены UNIX и Internet. Каждый домен подразумевает свое семейство протоколов и адресацию. Данное изложение будет затрагивать только домен Internet, а именно протоколы TCP/IP и UDP/IP, поэтому для указания коммуникационного домена при создании сокета будет указываться константа socket.AF_INET.

В качестве примера следует рассмотреть простейшую клиент–серверную пару. Сервер будет принимать строку и отвечать клиенту. Сетевое устройство иногда называют хостом (host), поэтому будет употребляться этот термин по отношению к компьютеру, на котором работает сетевое приложение.

Сервер:

import socket, string

def do_something(x):

 lst = map(None, x);

 lst.reverse();

 return string.join(lst, "")

HOST = "" # localhost

PORT = 33333

srv = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

srv.bind((HOST, PORT))

while 1:

 print "Слушаю порт 33333"

 srv.listen(1)

 sock, addr = srv.accept()

 while 1:

  pal = sock.recv(1024)

  if not pal:

   break

  print "Получено от %s:%s:" % addr, pal

  lap = do_something(pal)

  print "Отправлено %s:%s:" % addr, lap

  sock.send(lap)

 sock.close()

Клиент:

import socket

HOST = ""    # удаленный компьютер (localhost)

PORT = 33333 # порт на удаленном компьютере

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sock.connect((HOST, PORT))

sock.send("ПАЛИНДРОМ")

result = sock.recv(1024)

sock.close()

print "Получено:", result

В примере использованы русские буквы: необходимо указывать кодировку.

Прежде всего, нужно запустить сервер. Сервер открывает сокет на локальной машине на порту 33333, и адресе 127.0.0.1. После этого он слушает (listen()) порт. Когда на порту появляются данные, принимается (accept()) входящее соединение. Метод accept() возвращает пару — Socket–объект и адрес удаленного компьютера, устанавливающего соединение (пара — IP–адрес, порт на удаленной машине). После этого можно применять методы recv() и send() для общения с клиентом. В recv() задается число байтов в очередной порции. От клиента может прийти и меньшее количество данных.

Код программы–клиента достаточно очевиден. Метод connect() устанавливает соединение с удаленным хостом (в приведенном примере он расположен на той же машине). Данные передаются методом send() и принимаются методом recv() — аналогично тому, что происходит на сервере.

Модуль socket имеет несколько вспомогательных функций. В частности, функции для работы с системой доменных имен (DNS):

>>> import socket

>>> socket.gethostbyaddr('www.onego.ru')

('www.onego.ru', [], ['195.161.136.4'])

>>> socket.gethostbyaddr('195.161.136.4')

('www.onego.ru', [], ['195.161.136.4'])

>>> socket.gethostname()

'rnd.onego.ru'

В новых версиях Python появилась такая функция как socket.getservbyname(). Она позволяет преобразовывать наименования Интернет–сервисов в общепринятые номера портов: