2017-2018-1 20155329 实验三 实时系统
实验目的
第一题
学习使用Linux命令wc(1)
基于Linux Socket程序设计实现wc（1）服务器(端口号是你学号的后6位)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
上方提交代码
附件提交测试截图，至少要测试附件中的两个文件
wc命令学习
- 命令格式：wc [选项]文件...
- 命令功能：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。
- 命令参数：
-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
socket编程
TCP_Service
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#define BUFLEN 1024
#define PORT 6666
#define LISTNUM 20
int main()
{
int sockfd, newfd;
struct sockaddr_in s_addr, c_addr;
char buf[BUFLEN];
socklen_t len;
unsigned int port, listnum;
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval,maxfd;
/*建立socket*/
if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
perror("socket");
exit(errno);
}else
printf("socket create success!
");
memset(&s_addr,0,sizeof(s_addr));
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(PORT);
s_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
/*把地址和端口帮定到套接字上*/
if((bind(sockfd, (struct sockaddr*) &s_addr,sizeof(struct sockaddr))) == -1){
perror("bind");
exit(errno);
}else
printf("bind success!
");
/*侦听本地端口*/
if(listen(sockfd,listnum) == -1){
perror("listen");
exit(errno);
}else
printf("the server is listening!
");
while(1){
printf("*****************聊天开始***************
");
len = sizeof(struct sockaddr);
if((newfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*) &c_addr, &len)) == -1){
perror("accept");
exit(errno);
}else
printf("正在与您聊天的客户端是：%s: %d
",inet_ntoa(c_addr.sin_addr),ntohs(c_addr.sin_port));
while(1){
FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
FD_SET(newfd, &rfds);
/*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/
if(maxfd < newfd)
maxfd = newfd;
/*设置超时时间*/
tv.tv_sec = 6;
tv.tv_usec = 0;
/*等待聊天*/
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1){
printf("select出错，
:
if(retval == -1){
printf("select出错，与该客户端连接的程序将退出
");
break;
}else if(retval == 0){
printf("waiting...
");
continue;
}else{
/*用户输入信息了*/
if(FD_ISSET(0, &rfds)){
/******发送消息*******/
memset(buf,0,sizeof(buf));
/*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/
fgets(buf,BUFLEN,stdin);
/*打印发送的消息*/
//fputs(buf,stdout);
if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
printf("server 请求终止聊天!
");
break;
}
len = send(newfd,buf,strlen(buf),0);
if(len > 0)
printf(" 消息发送成功：%s
",buf);
else{
printf("消息发送失败!
");
break;
}
}
/*客户端发来了消息*/
if(FD_ISSET(newfd, &rfds)){
/******接收消息*******/
memset(buf,0,sizeof(buf));
/*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/
len = recv(newfd,buf,BUFLEN,0);
if(len > 0)
printf("客户端发来的信息是：%s
",buf);
else{
if(len < 0 )
printf("接受消息失败！
");
else
printf("客户端退出了，聊天终止！
");
break;
}
}
}
}
/*关闭聊天的套接字*/
close(newfd);
/*是否退出服务器*/
printf("服务器是否退出程序：y->是；n->否? ");
bzero(buf, BUFLEN);
fgets(buf,BUFLEN, stdin);
if(!strncasecmp(buf,"y",1)){
printf("server 退出!
");
break;
}
}
/*关闭服务器的套接字*/
close(sockfd);
return 0;
}
TCP_Client
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#define BUFLEN 1024
#define PORT 6666
int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in s_addr;
socklen_t len;
unsigned int port;
char buf[BUFLEN];
fd_set rfds;
struct timeval tv;
int retval, maxfd;
/*建立socket*/
if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
perror("socket");
exit(errno);
}else
printf("socket create success!
");
/*设置服务器ip*/
memset(&s_addr,0,sizeof(s_addr));
s_addr.sin_family = AF_INET;
s_addr.sin_port = htons(PORT);
if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *)&s_addr.sin_addr.s_addr) == 0) {
perror(argv[1]);
exit(errno);
}
/*开始连接服务器*/
if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1){
perror("connect");
exit(errno);
}else
printf("conncet success!
");
while(1){
FD_ZERO(&rfds);
FD_SET(0, &rfds);
maxfd = 0;
FD_SET(sockfd, &rfds);
if(maxfd < sockfd)
maxfd = sockfd;
tv.tv_sec = 6;
tv.tv_usec = 0;
retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
if(retval == -1){
printf("select出错，客户端程序退出
");
break;
}else if(retval == 0){
printf("waiting...
");
continue;
}else{
/*服务器发来了消息*/
if(FD_ISSET(sockfd,&rfds)){
/******接收消息*******/
bzero(buf,BUFLEN);
len = recv(sockfd,buf,BUFLEN,0);
if(len > 0)
printf("服务器发来的消息是：%s
",buf);
else{
if(len < 0 )
printf("接受消息失败！
");
else
printf("服务器退出了，聊天终止！
");
break;
}
else
printf("服务器退出了，聊天终止！
");
break;
}
}
/*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
if(FD_ISSET(0, &rfds)){
/******发送消息*******/
bzero(buf,BUFLEN);
fgets(buf,BUFLEN,stdin);
if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
printf("client 请求终止聊天!
");
break;
}
len = send(sockfd,buf,strlen(buf),0);
if(len > 0)
printf(" 消息发送成功：%s
",buf);
else{
printf("消息发送失败!
");
break;
}
}
}
}
/*关闭连接*/
close(sockfd);
return 0;
}
第二题
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
上方提交代码
下方提交测试
对比单线程版本的性能，并分析原因
使用多线程
linux 线程创建 同步与互斥 学习
- 线程同步和互斥的区别：
-
互斥锁主要用来保护临界资源，什么是临界资源，就是有可能多个线程都需要访问的数据地址，也有可能是某一段代码，执行这段代码有可能会改变多个线程都需要访问的数据。
-
加入同步机制主要是为了在多线程程序中，如果需要对某个共享资源C进行同步访问，什么是同步访问，就是A线程访问过程中，B线程不能访问，必须等A线程访问结束后，B线程才能访问，而互斥锁，如果用来对C进行保护，A访问C资源的过程中，B不能访问，A访问结束后，B可以访问，但不一定访问的到，这取决于系统的调度是否给到B，如果没有，A反而被调度到了，那么A就有可能方法到C。
-
反观同步机制，在这种情况下，如果系统没有调度到B，A也是没有可能访问C的，必须等B调度到之后，A才可能重新访问。
单线程
- 单线程程序：只有一个线程，代码顺序执行，容易出现代码阻塞（页面假死）
多线程
- 使用多线程编程的目的：就是"最大限度地利用CPU资源"
- 坏处：增加了调度和管理的开销，带来了一些不确定性，需要复杂的同步机制，避免死锁等等。
- 好处：一定程度上提高响应速度，在多核的情况下还是更能充分利用CPU资源的。
- 线程相对于进程的缺点：
- 共享资源需要耗费一定的锁资源，同步相对复杂。
- 一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃，这个当然是自己的应用程序有问题
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感想
- 本次实验将操作系统，web编程中的socket编程都覆盖到了，第二题还将线程加入进来，在做实验的过程中查看了很多相关博客，参考了挺多代码，在参考代码的同是看到了很多大神们的简介，阐述了socket编程，线程，进程的关系优缺点。复习了操作系统课上的同步与互斥，用实例来更深刻的理解，还将刘念老师的实验也给做了。