[Python] socket 통신으로 채팅하기

주제 : socket 통신

언어 : python

개발환경 : IDLE 또는 VScode

목적 : 게임 개발

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소켓 통신이란

소켓 통신이란 서버와 클라이언트로 이루어진 양방향 통신이다. 소켓 통신의 장점은 HTTP 통신과 같이 서버에 요청하면 응답하는 단방향 통신와는 다르게 양쪽에서 데이터를 전송할 수 있다는 점이다. 나는 이 소켓 통신을 멀티플레이어 게임을 개발하는 데에 사용하기 위해 공부하려고 한다. 멀티 플레이어 게임은 여러 사용자, 즉 여러 대의 컴퓨터가 접속할 수 있어야 한다. 여러 사용자는 각자의 위치나 정보를 주고받기 위해 통신을 사용해야 하는데, 반응 속도가 빠르고 실시간으로 상태를 업데이트해줘야 하기 때문에 소켓 통신을 선택하였다.

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소켓 통신의 구조

먼저 소켓은 프로토콜, IP 주소, 포트 넘버로 정의된다. 이 소켓을 통해 서버를 생성하고, 클라이언트가 서버에 접속한다. 소켓의 종류로는 TCP와 UDP가 있다.

서버 소켓은 다음과 같은 방식으로 진행된다.

• socket() : 소켓 만들기
• bind() : IP주소와 소켓을 묶기
• listen() : 클라이언트의 소켓 기다리기
• accept() : 클라이언트의 접속 요청 수락하기
• send() / recv() : 데이터를 전송하거나 받기
• close() : 소켓 닫기

클라이언트 소켓은 다음과 같은 방식으로 진행된다.

• socket() : 소켓 만들기
• connect() : 서버 소켓에 연결 시도하기
• send() / recv() : 데이터를 전송하거나 받기
• close() : 소켓 닫기

더 자세하게 알고 싶다면 다음 블로그를 참조하길 바란다.

[기본] 소켓(SOCKET)통신 이란?

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코드

이제 소스코드를 설명하겠다. 이번에는 설명을 위해 소켓 통신을 이용한 간단한 채팅 앱을 만들어 볼 것이다.

 

서버 : 

먼저 소켓 통신을 하기 위해 socket이라는 모듈을 import해준다. 또한 서버에 접속하는 사용자마다 thread를 추가해 줄 것이므로 _thread 모듈을 import 해주었다. 그리고 클라이언트들의 소켓 정보를 보관할 수 있는 리스트를 만들어 주었다.

import socket
from _thread import *

client_sockets = []

다음으로 서버를 열기 위해 IP주소를 알아내는 코드와 포트를 지정해 주었다. 이번에는 임시로 9999포트를 설정해 주었다.

HOST = socket.gethostbyname(socket.gethostname())
PORT = 9999

이제 소켓 설정이 끝났다. 위의 설정들을 합쳐서 서버를 만들어 보겠다. 먼저 client에게 IP주소를 쉽게 알려주기 위해 터미널에 출력할 수 있도록 하였다. 그리고 socket()을 이용하여 소켓을 만들었고, IP주소와 포트를 통신할 수 있도록 묶어주었다.

print('>> Server Start with ip :', HOST)
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server_socket.bind((HOST, PORT))

그리고 listen()을 사용하여 client의 접속 요청을 기다리도록 만들었다.

server_socket.listen()

client의 접속 요청이 들어왔을 때 수락하는 accept()함수를 넣었고, 그 client의 소켓 정보를 저장하도록 하였다. 그리고 마지막으로 서버를 닫을 때 소켓이 닫히도록 프로그래밍했다.

try:
    while True:
        print('>> Wait')

        client_socket, addr = server_socket.accept()
        client_sockets.append(client_socket)
        start_new_thread(threaded, (client_socket, addr))
        print("참가자 수 : ", len(client_sockets))
except Exception as e:
    print('에러 : ', e)

finally:
    server_socket.close()

그리고 참가자들마다 thread를 할당해주어 여러명이 함께 사용할 수 있도록 만들었다. 이 thread는 채팅하면 서버가 다른 클라이언트들에게 데이터를 전송하는 형태로 작성되었다. 그리고 클라이언트가 나가면, 해당 클라이언트의 소켓도 닫도록 하였다. 

def threaded(client_socket, addr):
    print('>> Connected by :', addr[0], ':', addr[1])

    ## process until client disconnect ##
    while True:
        try:
            ## send client if data recieved(echo) ##
            data = client_socket.recv(1024)

            if not data:
                print('>> Disconnected by ' + addr[0], ':', addr[1])
                break

            print('>> Received from ' + addr[0], ':', addr[1], data.decode())

            ## chat to client connecting client ##
            ## chat to client connecting client except person sending message ##
            for client in client_sockets:
                if client != client_socket:
                    client.send(data)
        
        except ConnectionResetError as e:
            print('>> Disconnected by ' + addr[0], ':', addr[1])
            break
    
    if client_socket in client_sockets:
        client_sockets.remove(client_socket)
        print('remove client list : ', len(client_sockets))

    client_socket.close()

이로써 서버는 열렸다.

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클라이언트는 서버보다 훨씬 간단하다. 그 이유는 서버가 만들어놓은 설정에 그냥 참여하여 이용하다 나오면 그만이기 때문이다. 따라서 서버와 연결하는 부분과, 데이터를 주고받는 코드를 작성하였다.

 

전체 소켓통신 코드는 다음과 같다.

 

Server : 

## SERVER ##

import socket
from _thread import *

client_sockets = []

## Server IP and Port ##

HOST = socket.gethostbyname(socket.gethostname())
PORT = 9999

########## processing in thread ##
## new client, new thread ##

def threaded(client_socket, addr):
    print('>> Connected by :', addr[0], ':', addr[1])

    ## process until client disconnect ##
    while True:
        try:
            ## send client if data recieved(echo) ##
            data = client_socket.recv(1024)

            if not data:
                print('>> Disconnected by ' + addr[0], ':', addr[1])
                break

            print('>> Received from ' + addr[0], ':', addr[1], data.decode())

            ## chat to client connecting client ##
            ## chat to client connecting client except person sending message ##
            for client in client_sockets:
                if client != client_socket:
                    client.send(data)
        
        except ConnectionResetError as e:
            print('>> Disconnected by ' + addr[0], ':', addr[1])
            break
    
    if client_socket in client_sockets:
        client_sockets.remove(client_socket)
        print('remove client list : ', len(client_sockets))

    client_socket.close()

############# Create Socket and Bind ##

print('>> Server Start with ip :', HOST)
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server_socket.bind((HOST, PORT))
server_socket.listen()

############# Client Socket Accept ##

try:
    while True:
        print('>> Wait')

        client_socket, addr = server_socket.accept()
        client_sockets.append(client_socket)
        start_new_thread(threaded, (client_socket, addr))
        print("참가자 수 : ", len(client_sockets))
except Exception as e:
    print('에러 : ', e)

finally:
    server_socket.close()

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Client : 

## CLIENT ##

import socket
from _thread import *

HOST = '' ## server에 출력되는 ip를 입력해주세요 ##
PORT = 9999

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect((HOST, PORT))

def recv_data(client_socket):
    while True:
        data = client_socket.recv(1024)
        print("recive : ", repr(data.decode()))

start_new_thread(recv_data, (client_socket,))
print('>> Connect Server')

while True:
    message = input()
    if message == 'quit':
        close_data = message
        break

    client_socket.send(message.encode())

client_socket.close()