Socket （套接字）是进程通信的一种方式，主要应用于不同主机的进程之间的数据交换。

Unix/Linux 的基本哲学之一是：一切皆文件。遵循以下模式：

open -> write/read -> close

而 Socket 就是上述模式的一种实现方式。

一、如何标识进程

用一个三元组标识进程：(IP地址, 协议, 端口)。我们称之为半相关，它指定一个连接的半个部分。

一个完整的网间通信由两个进程组成，并且只能使用同一种高层协议，称之为全相关：(协议, 本地IP地址, 本地端口, 远程IP地址, 远程端口)。

操作系统的端口号，是一个 16 位的编号（2^16 = 65536），范围是 0~65535。一个进程在通讯时均会占用一个端口号。

1~255 知名端口、默认端口，如 80 是 Web 服务的端口，21 是 FTP 服务的端口。
256~1023 Unix 系统占用的端口，普通用户无权使用。
1024~5000 临时端口，一般客户端随机分配的端口在此范围。

协议包括地址族（Address Family）和套接字类型。

Address Family:

AF_UNIX / AF_LOCAL  本地进程间通信，以绝对路径作为地址
AF_INET / AF_INET6  网络间进程通信，用 ipv4/6 和端口号组合成地址
AF_NS
AF_ROUTE

套接字类型：

SOCK_STREAM  TCP流式套接字，面向连接，提供可靠的数据传输服务。
SOCK_DGRAM  UDP，数据报式套接字，无连接的，数据包以独立形式发送，可能丢失或重复，且不按顺序。
SOCK_RAW  原始套接字，允许使用较低层次协议，如 ICMP/IGMP 等。
SOCK_PACKET
SOCK_SEQPACKET  可靠的连续数据包服务。

二、相关函数

以下是 C 语言相关函数：

socket() 创建一个 socket
bind() 绑定本地地址
listen() 监听连接
accept() 接受连接，返回收到的套接字
send() 发送数据
recv() 接收数据
select() 输入输出多路复用
closesocket() 关闭套接字
connect() 与远程进程建立连接，它会自动给本地 socket 分配端口号

三、Python Socket 编程

Python 提供了两个基本的模块：

socket 提供了标准的 BSD Sockets API。
socketserver 提供了服务器相关方法，如开发网络服务器。

创建 socket 函数：

socket(family,type[,protocal]) # 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。

创建 TCP socket:

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

创建 UDP socket:

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

1. 服务端 socket 函数

s.bind(address)
将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。

s.listen(backlog)
开始监听TCP传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，一般设为 5。

s.accept()
接受TCP连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。如果没有收到连接，则会挂起，一直等待下去。

2. 客户端 socket 函数

s.connect(address)
连接到address处的套接字。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。hostname 可以是域名或者IP地址。

s.connect_ex(adddress)
功能与connect(address)相同，但是成功返回0，失败返回errno的值。

3. 公共 socket 函数

s.recv(bufsize[,flag])
接收TCP套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。

s.send(string[,flag])
发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。

s.sendall(string[,flag])
完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。

s.recvfrom(bufsize[,flag])
接收UDP套接字的数据。与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。

s.sendto(string[,flag],address)
发送UDP数据。将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。

s.close()
关闭套接字。

s.getpeername()
返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

s.getsockname()
返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

s.setsockopt(level,optname,value)
设置给定套接字选项的值。

s.getsockopt(level,optname[,buflen])
返回套接字选项的值。

s.settimeout(timeout)
设置套接字操作的超时时间，timeout 是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时时间。一般，超时时间应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）

s.gettimeout()
返回当前超时时间的值，单位是秒，如果没有设置，则返回None。

s.fileno()
返回套接字的文件描述符。

s.setblocking(flag)
如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。

s.makefile()
创建一个与该套接字相关连的文件。

说明：
TCP 发送数据时，已建立好连接，所以不需要指定地址。
UDP 是无连接的，因此每次发送数据都要指定地址。

参考文档：Python Socket 网络编程