2017-2018-1 20155201 《信息安全系統設計基礎》實驗三 實時系統
阿新 • • 發佈：2017-11-19
byte each spec 實驗代碼 max ons 統計字數 ets mark
2017-2018-1 20155201 實驗三 實時系統
一、實驗內容
- 基於Linux Socket程序設計實現wc（1）服務器和客戶端
- 使用多線程實現wc服務器
二、實驗步驟
- 基於Linux Socket程序設計實現wc（1）服務器和客戶端
- 學習使用Linux命令wc(1)
- 在終端中輸入
man wc命令查看wc命令的解釋：
The wc utility displays the number of lines, words, and bytes contained in each input file, or standard input (if no file is specified) to the standard output. 命令統計指定文件中的行數、單詞數和字節數，並將統計結果輸出，如果沒有給出文件名，將從標準輸入讀取。 命令參數： - c 統計字節數 - l 統計行數 - m 統計字符數。(不可以與-c一起使用) - w 統計字數。(一個字被定義為由空白、跳格或換行字符分隔的字符串。)>wc test1.txt //命令顯示文件的行數、字數、字節數和文件名>wc -w test1.txt //統計文件字數(單詞數)。- 客戶端傳一個文本文件給服務器
客戶端代碼實現：
#include<netinet/in.h> // sockaddr_in #include<sys/types.h> // socket #include<sys/socket.h> // socket #include<stdio.h> // printf #include<stdlib.h> // exit #include<string.h> // bzero #define SERVER_PORT 8000 #define BUFFER_SIZE 1024 #define FILE_NAME_MAX_SIZE 512 int main() { // 聲明並初始化一個客戶端的socket地址結構 struct sockaddr_in client_addr; bzero(&client_addr, sizeof(client_addr)); client_addr.sin_family = AF_INET; client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY); client_addr.sin_port = htons(0); // 創建socket，若成功，返回socket描述符 int client_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(client_fd < 0) { perror("Create Socket Failed:"); exit(1); } // 綁定客戶端的socket和客戶端的socket地址結構 非必需 if((bind(clientfd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)))==-1) { perror("Client Bind Failed:"); exit(1); } // 聲明一個服務器端的socket地址結構，並用服務器那邊的IP地址及端口對其進行初始化，用於後面的連接 struct sockaddr_in server_addr; bzero(&server_addr, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr) == 0) { perror("Server IP Address Error:"); exit(1); } server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr); // 向服務器發起連接，連接成功後client_socket_fd代表了客戶端和服務器的一個socket連接 if(connect(clientfd, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0) { perror("Can Not Connect To Server IP:"); exit(0);} // 輸入文件名 並放到緩沖區buffer中等待發送 char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1]; bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1); printf("Please Input File Name On Server:\t"); scanf("%s", file_name); char buffer[BUFFER_SIZE]; bzero(buffer, BUFFER_SIZE); strncpy(buffer, file_name, strlen(file_name)>BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name)); send(clientfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0); // 向服務器發送buffer中的數據 // 打開文件，準備寫入 FILE *fp = fopen(file_name, "r"); if(NULL == fp) { printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_name); exit(1); } else { bzero(buffer, BUFFER_SIZE); int file_length = 0; while( (file_length = fread(buffer,sizeof(char),BUFFER_SIZE, fp))>0) { if(send(clientfd,buffer,file_length,0)<0) { printf("Send File:\t%s Failed\n", file_name); break; } bzero(buffer, BUFFER_SIZE); } } close(fp); close(client_fd); return 0; }- 服務器返回文本文件中的單詞數
程序截圖：#include<netinet/in.h> // sockaddr_in #include<sys/types.h> // socket #include<sys/socket.h> // socket #include<stdio.h> // printf #include<stdlib.h> // exit #include<string.h> // bzero #define SERVER_PORT 8000 #define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20 #define BUFFER_SIZE 1024 #define FILE_NAME_MAX_SIZE 512 #define MAX 10000000 int main() { // 聲明並初始化一個服務器端的socket地址結構 struct sockaddr_in server_addr; bzero(&server_addr, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY); server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); // 創建socket，若成功，返回socket描述符 int server_socket_fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(server_socket_fd < 0) { perror("Create Socket Failed:"); exit(1); } int opt = 1; setsockopt(server_socket_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)); // 綁定socket和socket地址結構 if((bind(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)))==-1) { perror("Server Bind Failed:"); exit(1); } // socket監聽 if(-1 == (listen(server_socket_fd, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE))) { perror("Server Listen Failed:"); exit(1); } while(1) { // 定義客戶端的socket地址結構 struct sockaddr_in client_addr; socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr); // 接受連接請求，返回一個新的socket(描述符)，這個新socket用於同連接的客戶端通信 // accept函數會把連接到的客戶端信息寫到client_addr中 int new_server_socket_fd = accept(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length); if(new_server_socket_fd < 0) { perror("Server Accept Failed:"); break; } // recv函數接收數據到緩沖區buffer中 char buffer[BUFFER_SIZE]; bzero(buffer, BUFFER_SIZE); if(recv(new_server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0) { perror("Server Recieve Data Failed:"); break; } // 然後從buffer(緩沖區)拷貝到file_name中 char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1]; bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1); strncpy(file_name, buffer, strlen(buffer)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer)); printf("filename:%s\n", file_name); // 打開文件並讀取文件數據 FILE *fp = fopen(file_name, "r"); if(NULL == fp) { printf("File:%s Not Found\n", file_name);} else { //printf("buffer:%s\n",buffer);//buffer為filename char *argv[]={"wc","-w",file_name,0}; execvp( "wc" ,argv); fclose(fp); } // 關閉與客戶端的連接 close(new_server_socket_fd); } // 關閉監聽用的socket close(server_socket_fd); return 0; } 使用多線程實現wc服務器並使用同步互斥機制保證計數正確
互斥鎖：互斥鎖是用加鎖的方式來控制對公共資源的操作(一旦開始進行就不會被打斷的操作)
在同一時刻只有一個線程能夠對互斥鎖進行操作；只有上鎖的進程才可以對公共資源進行訪問，除該進程之外，其他進程只能等到上鎖進程解鎖才能對公共資源進行操作。
之前老師給的課上示例代碼有互斥鎖的部分：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#define NLOOP 5000
int counter;
pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *doit( void * );
int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t tidA, tidB;
pthread_create( &tidA ,NULL, &doit, NULL ); //創建進程
pthread_create( &tidB ,NULL, &doit, NULL );
pthread_join( tidA, NULL ); //一直阻塞調用線程
pthread_join( tidB, NULL );
return 0;
}
void * doit( void * vptr)
{
int i, val;
for ( i=0; i<NLOOP; i++ ) {
pthread_mutex_lock( &counter_mutex ); //對進程上鎖
val = counter++;
printf("%x: %d \n", (unsigned int) pthread_self(), val + 1);
counter = val + 1;
pthread_mutex_unlock( &counter_mutex ); //解鎖
}
return NULL;
}
因此修改服務器代碼，使之成為多線程服務器。
#include<netinet/in.h> // sockaddr_in
#include<sys/types.h> // socket
#include<sys/socket.h> // socket
#include<stdio.h> // printf
#include<stdlib.h> // exit
#include<string.h> // bzero
#define SERVER_PORT 8000
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
#define MAX 10000000
int main()
{
// 聲明並初始化一個服務器端的socket地址結構
……
// 綁定socket和socket地址結構
if((bind(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)))==-1)
{
perror("Server Bind Failed:");
exit(1);
}
// socket監聽
if(-1 == (listen(server_socket_fd, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE)))
{
perror("Server Listen Failed:");
exit(1);
}
while(1)//調用pthread_create不斷創建新進程接受客戶端連接請求
{
// 定義客戶端的socket地址結構
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr);
// 接受連接請求，返回一個新的socket(描述符)，這個新socket用於同連接的客戶端通信
// accept函數會把連接到的客戶端信息寫到client_addr中
int new_server_socket_fd = accept(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length);
if(new_server_socket_fd < 0)
{
perror("Server Accept Failed:");
break;
}
int client_p=pthread_create(&pid, NULL, process_client,(void *) &new_server_socket);
pthread_t pid;
if(pthread_create(&pid, NULL, process_client,(void *) &new_server_socket) < 0){
exit(1);
}
// recv函數接收數據到緩沖區buffer中
char buffer[BUFFER_SIZE];
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
if(recv(new_server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0)
{
perror("Server Recieve Data Failed:");
break;
}
// 然後從buffer(緩沖區)拷貝到file_name中
/*打開文件並計數代碼部分省略*/
…………
// 關閉與客戶端的連接
close(new_server_socket_fd);
}
// 關閉監聽用的socket
close(server_socket_fd);
return 0; }程序運行結果：
[2file]
三、實驗代碼調試中遇到的問題
- 問題1：在完成服務器計算文件單詞總數時，每次執行程序後顯示字數總是零，後來發現只要一執行客戶端程序，文件內容就被清空。
- 問題1解決方案：在客戶端打開文件的過程中，期初定義的操作方式是
"w"(寫)，因bzero()函數清空緩沖區內存，實際上將空的內容寫入了要打開的文件，所以文件每次都被清空。把打開方式寫成"r"(讀)後，不存在文件被清空問題，程序可以正常計數。
FILE *fp = fopen(file_name, "r");2017-2018-1 20155201 《信息安全系統設計基礎》實驗三 實時系統