2018-2019-1 20165315 实验三 实时系统
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(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
实验步骤
- 使用
man wc
命令查看wc(1)
wc命令详解:
-
语法:wc [选项] 文件
-
选项含义
- -c:统计字节数
- -l:统计行数
- -w:统计字数
-
wc代码实现
void my_wc(socket_counter *my_counter){
pthread_mutex_lock( &counter_mutex );
int len, i;
long wordscount=0;
int flag=1;
while(1)
{
if((len=recv(my_counter->send_socket, my_counter->buffer, 1024, 0))>0)
{
for(i=0; i<len; i++)
{
if(flag==0)
{
switch(my_counter->buffer[i])
{
case ' ':
wordscount++;
break;
case '
':
wordscount++;
break;
case '
':
wordscount++;
break;
default:
break;
}
}
if(my_counter->buffer[i]== ' ' || my_counter->buffer[i]=='
' || my_counter->buffer[i]=='
')
flag=1;
else
flag=0;
}
}
if(len<1024) break;
}
send(my_counter->send_socket, &wordscount, sizeof(long), 0);
close(my_counter->send_socket);
pthread_mutex_unlock( &counter_mutex );
}
- 实现文件传输功能
结合我们在网络安全编程基础中学习的内容,我们知道客户端和服务器的通信过程如下:
- 完善代码
服务器端:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#define MYPORT 165315
void main(){
int serverfd, clientfd;
struct sockaddr_in my_addr;
struct sockaddr_in remote_addr;
char buffer[BUFSIZ];
memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr));
my_addr.sin_family=AF_INET;
my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
my_addr.sin_port=htons(MYPORT);
if((serverfd=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0))==-1){
perror("socket");
}
if(bind(serverfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr))<0){
perror("bind");
}
listen(serverfd, 5);
int addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);
while(1){
if((clientfd=accept(serverfd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &addrlen))<0){
perror("accept");
}
printf("accept client %s
", inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
int len, i;
long wordscount=0;
int flag=1;
while(1){
if((len=recv(clientfd, buffer, 1024, 0))>0){
for(i=0; i<len; i++){
if(flag==0){
switch(buffer[i]){
case ' ':
wordscount++;
break;
case '
':
wordscount++;
break;
case '
':
wordscount++;
break;
default:
break;
}
}
if(buffer[i]== ' ' || buffer[i]=='
' || buffer[i]=='
') flag=1;
else flag=0;
}
}
if(len<1024) break;
}
send(clientfd, &wordscount, sizeof(long), 0);
close(clientfd);
}
close(serverfd);
}
客户端:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#define MYPORT 165315
void main(){
int clientfd;
struct sockaddr_in remote_addr;
char buffer[BUFSIZ];
memset(&remote_addr, 0 , sizeof(remote_addr));
remote_addr.sin_family=AF_INET;
remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
remote_addr.sin_port=htons(MYPORT);
if((clientfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0){
perror("socket");
}
if(connect(clientfd, (struct sockaddr *)&remote_addr, sizeof(struct sockaddr))<0){
perror("connect");
}
int len;
FILE *fp;
char path[20];
gets(path);
fp=fopen(path, "r");
char readch;
int i=0;
while((readch=fgetc(fp))!=EOF){
if(i<1024){
buffer[i]=readch;
i++;
}
else{
i=0;
int n=send(clientfd, buffer, 1024, 0);
}
}
fclose(fp);
if(i!=0) send(clientfd, buffer, i, 0);
long wordscount;
recv(clientfd, &wordscount, sizeof(long), 0);
printf("%ld
", wordscount);
close(clientfd);
}
运行结果
客户端:
服务器端:
任务二 多线程实现wc功能
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,对比单线程版本的性能,并分析原因
实验步骤
- 客户端代码不需要改变,只需要改变服务器代码
- 服务器代码需要增加两个功能
- 增加多线程
- 使用同步互斥
- 代码实现
服务器端:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
#define MY_PORT 165315
typedef struct socket_counter
{
SOCKET send_socket;
char buffer[1024];
}socket_counter;
void my_wc(socket_counter *my_counter);
int main()
{
SOCKET listen_socket;//声明Socket接口变量
struct sockaddr_in my_addr;//声明Socket地址变量
int dummy,rev_length;
//char buffer[1024];
char file_name[100];
pthread_t t;
socket_counter *my_counter;
WSADATA wsaDate;
WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsaDate);//启动版本
listen_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//声明为IPV4的TCP
my_addr.sin_family=AF_INET;//IPV4
my_addr.sin_port=htons(MY_PORT);//端口
my_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//可以连接任一电脑
dummy = sizeof(SOCKADDR);
memset(file_name,0,sizeof(file_name));
if( bind(listen_socket,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)//绑定本地IP与Socket
{
printf("Server Bind error!
");
}
if(listen(listen_socket,5)<0)//等待序列,默认队列最多为5个请求
{
printf("Server Listen error!
");
}
while(1)
{
my_counter->send_socket=accept(listen_socket,NULL,&dummy);//listen函数创建等待队列后,accept函数处理客户端发来的连接请求
if(my_counter->send_socket==-1)
{
printf("Server Accept failed!
");
break;
}
printf("Accept success!
");
pthread_create(&t, NULL, &my_wc,my_counter);
pthread_join(&t, NULL);
}
closesocket(listen_socket);//依次关闭连接
WSACleanup();//清除
return 0;
}
void my_wc(socket_counter *my_counter){
pthread_mutex_lock( &counter_mutex );
int len, i;
long wordscount=0;
int flag=1;
while(1)
{
if((len=recv(my_counter->send_socket, my_counter->buffer, 1024, 0))>0)
{
for(i=0; i<len; i++)
{
if(flag==0)
{
switch(my_counter->buffer[i])
{
case ' ':
wordscount++;
break;
case '
':
wordscount++;
break;
case '
':
wordscount++;
break;
default:
break;
}
}
if(my_counter->buffer[i]== ' ' || my_counter->buffer[i]=='
' || my_counter->buffer[i]=='
')
flag=1;
else
flag=0;
}
}
if(len<1024) break;
}
send(my_counter->send_socket, &wordscount, sizeof(long), 0);
close(my_counter->send_socket);
pthread_mutex_unlock( &counter_mutex );
}
客户端:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#define MY_PORT 165315
#define DEST_IP "127.0.0.1"
int main()
{
SOCKET con_socket;
struct sockaddr_in remote_addr;
char buffer[1024];
char file_name[100];
char readch;
int i;
WSADATA wsaDate;
WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsaDate);
memset(file_name,0,sizeof(file_name));
memset(buffer,0,sizeof(buffer));
remote_addr.sin_family=AF_INET;
remote_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(DEST_IP);
con_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(con_socket==-1)
{
printf("Client socket failed!");
exit(0);
}
printf("Please Input File Name:
");
scanf("%s", file_name);
if(connect(con_socket,(struct sockaddr*)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1)
{
printf("Client connet failed!");
}
else
{
FILE *fp=fopen(file_name,"r");
if(fp==NULL)
{
printf("%s File not Found!
",file_name);
}
else
{
while((readch=fgetc(fp))!=EOF)
{
if(i<1024)
{
buffer[i]=readch;
i++;
}
else
{
i=0;
int n=send(con_socket, buffer, 1024, 0);
if(n==-1)
{
printf("Send File Error!
");
}
}
}
fclose(fp);
printf("File:%s Transfer Finished!
", file_name);
}
fclose(fp);
long wordscount;
recv(con_socket, &wordscount, sizeof(long), 0);
printf("%ld
", wordscount);
}
closesocket(con_socket);
WSACleanup();
return 0;
}
实验分析
相比单线程,多线程运行时可以同时多个客户端一起给服务器传文件效率更高
实验结果
实验中出现的问题
- 客户端始终无法与服务器端连接上
解决过程:
经过反复调试代码排查,发现竟然是客户端和服务器端的端口号设置的不同导致的(客户端设置的是165315,服务器端设置的是5315),这样的小错误耗费了大半个小时的时间,实在是非常不值得...
- 编译过程没有问题,但是在在运行过程中出现段错误(Segmentation Fault)
解决过程:
经过上网查询,在一篇博客中找到了错误的原因:指针使用错误
实验感想
本次实验重点在实现Linux下wc指令的功能,即统计文本单词的数量,并分别用单线程和多线程、客户端和服务器端之间的传输实现,有一定难度,结合了网络安全编程基础的知识,这让我更加感受到了这学期课程之间的融会贯通。在同组同学的相互帮助之下,借鉴了网路安全编程基础的代码,终于成功实现,也是有一定成就感的。
但是在实验过程中,也犯了大大小小很多错误,导致差点想放弃,但是在同组同学的鼓励下,我们还是坚持到了最后,坚持就是胜利!