2017-2018-1 20155305實驗三 實時系統

任務一

學習使用Linux命令wc(1)
基於Linux Socket程序設計實現wc（1）服務器(端口號是你學號的後6位)和客戶端
客戶端傳一個文本文件給服務器
服務器返加文本文件中的單詞數
上方提交代碼
附件提交測試截圖，至少要測試附件中的兩個文件 

• 使用man wc命令查看wc命令的基本用法：

可知wc命令的功能為：統計指定文件中的字節數、字數、行數等，並將統計結果顯示輸出。常用的參數為：

-c：統計字節數
-l：統計行數
-m：統計字符數，且不能與-c參數一起使用
-w：統計字數，一個字被定義為由空白、跳格或換行字符分割的字符串
-L：打印最長行的長度
 

• 查看老師提供的txt文件的字數

• 服務器server.c

#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 
  
int main(void) 
{ 
  // 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(-1 == (bind(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)))) 
  { 
    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("%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
    { 
      bzero(buffer, BUFFER_SIZE); 
      int length = 0; 
      // 每讀取一段數據，便將其發送給客戶端，循環直到文件讀完為止 
      while((length = fread(buffer, sizeof(char), BUFFER_SIZE, fp)) > 0) 
      { 
        if(send(new_server_socket_fd, buffer, length, 0) < 0) 
        { 
          printf("Send File:%s Failed./n", file_name); 
          break; 
        } 
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE); 
      } 
  
      // 關閉文件 
      fclose(fp); 
      printf("File:%s Transfer Successful!\n", file_name); 
    } 
    // 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; 
} 
 

• 客戶端client.c

#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_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
  if(client_socket_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(-1 == (bind(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)))) 
  { 
    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(client_socket_fd, (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)); 
    
  // 向服務器發送buffer中的數據 
  if(send(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0) 
  { 
    perror("Send File Name Failed:"); 
    exit(1); 
  } 
  
  // 打開文件，準備寫入 
  FILE *fp = fopen(file_name, "w"); 
  if(NULL == fp) 
  { 
    printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_name); 
    exit(1); 
  } 
  
  // 從服務器接收數據到buffer中 
  // 每接收一段數據，便將其寫入文件中，循環直到文件接收完並寫完為止 
  bzero(buffer, BUFFER_SIZE); 
  int length = 0; 
  while((length = recv(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) > 0) 
  { 
    if(fwrite(buffer, sizeof(char), length, fp) < length) 
    { 
      printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name); 
      break; 
    } 
    bzero(buffer, BUFFER_SIZE); 
  } 
  
  // 接收成功後，關閉文件，關閉socket 
  printf("Receive File:\t%s From Server IP Successful!\n", file_name); 
  close(fp); 
  close(client_socket_fd);
  char *argv[]={"wc","-w",file_name,0};
  execvp("wc",argv);
  return 0; 
} 
 

• 結果提交
  

任務二

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
上方提交代碼
下方提交測試
對比單線程版本的性能，並分析原因

從吞吐量上來說，多線程遠遠大於單線程，從性能上來說，多線程也是遠遠優於單線程

線程本身由於創建和切換的開銷，采用多線程不會提高程序的執行速度，反而會降低速度，但是對於頻繁IO操作的程序，多線程可以有效的並發。
對於包含不同任務的程序,可以考慮每個任務使用一個線程。這樣的程序在設計上相對於單線程做所有事的程序來說，更為清晰明了，比如生產、消費者問題。
在實際的開發中對於性能優化的問題需要考慮到具體的場景來考慮是否使用多線程技術。

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
char ch; 
FILE *fp; 
long count=0; 
char s[21]; 
if(argc !=2) 
{ 
printf("此文件名為：%s\n",argv[0]); 
exit(EXIT_FAILURE); 
} 
if ((fp=fopen(argv[1],"r+"))==NULL) 
{ 
fprintf(stderr,"這個文件打不開\"%s\"\n",argv[1]); 
exit(EXIT_FAILURE); 
} 
while(fscanf(fp,"%s",s)!=EOF) 
count++; 
fclose(fp); 
printf("File %s has %ld characters\n",argv[1],count); 
return 0; 
} 

2017-2018-1 20155305實驗三 實時系統