• 2018-2019-1 20165326 实验三 实时系统


    实时系统

    目录

    任务一

    • 学习使用Linux命令wc(1)

    • 基于Linux Socket程序设计实现wc(1)服务器和客户端

      • 客户端传一个文本文件给服务器
      • 服务器返加文本文件中的单词数
    wc命令
    1. 格式wc [选项]文件...
    2. 功能:统计指定文件中的字节数、字数、行数,并将统计结果显示输出。该命令统计指定文件中的字节数、字数、行数。如果没有给出文件名,则从标准输入读取。wc同时也给出所指定文件的总统计数。
    3. 参数
    • -c 统计字节数
    • -l 统计行数
    • -m 统计字符数(这个标志不能与-c标志一起使用)
    • -w 统计字数。一个字被定义为由空白、跳格或换行字符分隔的字符串
    • -L 打印最长行的长度
    • -help 显示帮助信息
    • --version 显示版本信息
    代码实现

    服务器

    #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 165326  
    #define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20  
    #define BUFFER_SIZE 1024
    #define FILE_NAME_MAX_SIZE 512  
     
    int main(void)  
    {  
        // 声明并初始化一个服务器端的socket地址结构  
        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);  
      
        // 创建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));  
      
        // 绑定socket和socket地址结构  
        if(-1 == (bind(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr))))  
        {  
            perror("Server Bind Failed:");  
            exit(1);  
        }  
          
        // socket监听  
        if(-1 == (listen(server_socket_fd, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE)))  
        {  
            perror("Server Listen Failed:");  
            exit(1);  
        }  
      
        while(1)  
        {  
            // 定义客户端的socket地址结构  
            struct sockaddr_in client_addr;  
            socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr);  
      
            // 接受连接请求,返回一个新的socket(描述符),这个新socket用于同连接的客户端通信  
            // accept函数会把连接到的客户端信息写到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函数接收数据到缓冲区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;  
            }  
      
            // 然后从buffer(缓冲区)拷贝到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
    ", file_name);  
      
    	// 打开文件,准备写入  
        	FILE *fp = fopen(file_name, "w");  
        	if(NULL == fp)  
        	{  
            	printf("File:	%s Can Not Open To Write
    ", file_name);  
            	exit(1);  
        	}  
      	
    	// 从客户端接收数据到buffer中  
        	// 每接收一段数据,便将其写入文件中,循环直到文件接收完并写完为止  
        	bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
        	int length = 0;  
        	while((length = recv(new_server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) > 0)  
        	{  
    		if(strcmp(buffer,"OK")==0) break;
            	if(fwrite(buffer, sizeof(char), length, fp) < length)  
            	{  
                	printf("File:	%s Write Failed
    ", file_name);  
                	break;  
            	}  
            	bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
        	}  
    	
    	
    	// 接收成功后,关闭文件,关闭socket  
        	printf("Receive File:	%s From Client IP Successful!
    ", file_name);  
        	fclose(fp);
    
    
    	// 统计文件单词个数,并发送给客户端
    	int words=0;
    	char s[100];
    	FILE *fp2;
    	if((fp2=fopen(file_name,"r"))==NULL){
    		printf("ERROR!
    ");
    		exit(0);
    	}
    	while(fscanf(fp2,"%s",s)!=EOF)
    		words++;
    	fclose(fp2);
    	//printf("%d words.
    ",words);
    
    
    	sprintf(buffer,"%d",words);
    
    	send(new_server_socket_fd,buffer,BUFFER_SIZE,0);
    
    	//send(new_server_socket_fd,&words,sizeof(words),0);
    	close(new_server_socket_fd);  
    	
    	
    	
            // 关闭与客户端的连接  
            
        }  
        // 关闭监听用的socket  
        close(server_socket_fd);  
        return 0;  
    } 
    
    

    客户端

    #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 165326  
    #define BUFFER_SIZE 1024  
    #define FILE_NAME_MAX_SIZE 512  
      
    int main()  
    {  
        // 声明并初始化一个客户端的socket地址结构  
        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);  
      
        // 创建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);  
        }  
      
        // 绑定客户端的socket和客户端的socket地址结构 非必需  
        if(-1 == (bind(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr))))  
        {  
            perror("Client Bind Failed:");  
            exit(1);  
        }  
      
        // 声明一个服务器端的socket地址结构,并用服务器那边的IP地址及端口对其进行初始化,用于后面的连接  
        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);  
      
        // 向服务器发起连接,连接成功后client_socket_fd代表了客户端和服务器的一个socket连接  
        if(connect(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)  
        {  
            perror("Can Not Connect To Server IP:");  
            exit(0);  
        }  
      
        // 输入文件名,并放到缓冲区buffer中等待发送  
        char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];  
        bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);  
    
        printf("Please Input File Name On Client:	");
        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));  
          
        // 向服务器发送buffer中的数据  
        if(send(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0)  
        {  
            perror("Send File Name Failed:");  
            exit(1);  
        }  
      
        
        // 打开文件并读取文件数据  
            FILE *fp = fopen(file_name, "r");  
            if(NULL == fp)  
            {  
                printf("File:%s Not Found
    ", file_name);  
            }  
            else  
            {  
                bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
                int length = 0;  
                // 每读取一段数据,便将其发送给服务器,循环直到文件读完为止  
                while((length = fread(buffer, sizeof(char), BUFFER_SIZE, fp)) > 0)  
                {  
                    if(send(client_socket_fd, buffer, length, 0) < 0)  
                    {  
                        printf("Send File:%s Failed./n", file_name);  
                        break;  
                    }  
                    bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
                }  
      
                // 关闭文件  
    	    
                fclose(fp);  
                printf("File:%s Transfer Successful!
    ", file_name);  
    	    char s[50];	
    	    scanf("%s",s);
    	    send(client_socket_fd,"OK",BUFFER_SIZE,0);
    	    recv(client_socket_fd,buffer,BUFFER_SIZE,0);	
    	    printf("%d words.
    ",atoi(buffer));
    	}  
    
        close(client_socket_fd);  
        return 0;  
    } 
    
    

    实验截图

    • wc指令执行
    • 服务器客户端连接传输

    任务二

    使用多线程实现wc服务器并使用同步互斥机制保证计数正确

    • 只需要改变任务一服务器代码即可。
      • 增加多线程
      • 使用同步互斥
    代码实现

    服务器

    #include <stdio.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <pthread.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define PORT 165326
    #define BUFF_SIZE 1024
    
    typedef struct{
        char type;
        char data[BUFF_SIZE];
    }m_package;
    
    void* process_client();
    
    int main(){
        int ss = create_tcp_server(PORT);
        if(-1 == ss)
            exit(-1);
        while(1){
            //接受客户端连接
            socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
            struct sockaddr_in client_addr; //客户端地址结构
            int client_sock = accept(ss, (struct sockaddr*)&client_addr, &addrlen);
            if(client_sock < 0){
                printf("accept error
    ");
            }
            printf("accept success
    ");
    
            pthread_t pid;
            if(pthread_create(&pid, NULL, process_client, &client_sock) < 0){
                printf("pthread_create error
    ");
            }
        }
    }
    
    //处理客户端程序
    void *process_client(void *arg){
        int size = 0, fd, count = 0, sockid = *(int*)arg;
        m_package pac;
        long total = 0, cur = 0;
        //循环接收文件
        while(1) {
            memset(&pac, 0, sizeof(pac));
            size = read(sockid, &pac, sizeof(pac));
            if(size > 0){
                if (pac.type == 1){
                    fd = open(pac.data, O_CREAT|O_WRONLY, 0777);
                    if(-1 == fd){
                        printf("open file error!
    ");
                        continue;
                    }
                    count = total = cur = 0;
                }
                else if (pac.type == 2){
                    cur += write(fd, pac.data, strlen(pac.data));
                    if(count++ % 5000 == 0){
                        printf("recv from client < %d > : %.01lf\%
    ", sockid, cur * 100.0 / total);
                        count = 0;
                    }
                }
                else if (pac.type == 3){
                    printf("recv from client < %d > : 100.0\%
    ", sockid);
                    printf("recv success
    ");
                    close(fd);
                }
                else if(pac.type == 4){//文件长度
                    total = strtol(pac.data, NULL, 10);
                    printf("%ld
    ", total);
                }
            }else{
                printf("client disconnected
    ");
                close(sockid);
                break;
            }
        }
        return 0;
    }
    
    实验截图

    遇到的问题

    bind:Address already in use

    • Ctrl+C强制结束进程
    • 给套接字应用 SO_REUSEADDR 套接字选项,以便端口可以马上重用
    • 使用linux% netstat -tanlplinux% kill (pid)指令切断有此端口号的进程。

    参考资料

    bind出现Address already in use解决方法
    进程同步互斥机制

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