2017-2018-1 20155227 实验三 实时系统
实验目的，实验步骤
实验过程如下。
实验三-并发程序-1
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使用man wc命令查看wc命令基本用法。
wc命令的实现：
#include
#include
#include
#include
struct message{
int lines;
int words;
int max_line_length;
int size;
int chars;
}info;
void error_print(char str[]){
printf("Error:%s",str);
}
void init(char filename[]){
struct stat get_message = {};
FILE *fp;
int ret_stat = stat(filename,&get_message);/*用stat函数读取filenmae文件的信息，并将结果写到get_message结构体中*/
if(ret_stat == -1){//stat函数不出错则进行信息输出
error_print(filename);
return ;
}
mode_t mode = get_message.st_mode; //接收文件信息，用于下面判断是不是目录
int length = 0;
if(S_ISDIR(mode)) //如果是目录，输出错误
printf("Error %s is dir\n0\t0\t0\t%s",filename,filename);
else{
info.size = get_message.st_size; //文件字节大小 wc -c
fp = fopen(filename,"r"); //以只读方式打开指定文件
char ch;
int flag = 0;
while((ch = fgetc(fp))!=EOF){ //一直读到文件尾
info.chars++; //字符数加1 wc -m
if(ch != '\n'){
length++; //记录当前行的长度 wc -L
}
if(ch == '\n'){
info.lines ++; //行数加1 wc -l
if(length>info.max_line_length)
info.max_line_length = length; //更新最大长度
length = 0;
}
if(ch == '\t' || ch == ' ' || ch == '\n'){
flag = 0; //计算单词数 wc -w
continue;
}
else{
if(flag == 0){
info.words++; //计算单词数 wc -w
flag = 1;
}
}
}
fclose(fp);
}
}
//计算键盘输入内容的相关信息，即参数中没有指定要打开的文件
void EmptyFile(){
char ch;
int flag = 0;
int length = 0;
while((ch = getchar())!=EOF){
info.chars++;
info.size += sizeof(ch); //字节累加
if(ch != '\n'){
length++;
}
if(ch == '\n'){
info.lines ++;
if(length>info.max_line_length)
info.max_line_length = length;
length = 0;
}
if(ch == '\t' || ch == ' ' || ch == '\n'){
flag = 0;
continue;
}
else{
if(flag == 0){
info.words++;
flag = 1;
}
}
}
}
int main(int argc,char *argv[]){
if(argc == 2){
if(argv[1][0] != '-'){
init(argv[1]);
printf("%d %d %d %s\n",info.lines,info.words,info.size,argv[1]);
return 0;
}
else{ //未指定打开文件，类似 wc -lmwcL
EmptyFile();
}
}
else if(argc == 1){ //未指定打开文件和要输出的参数，（默认输出 -lwc）
EmptyFile();
printf("%d\t%d\t%d\n",info.lines,info.words,info.size);
return 0;
}
else if(argc == 3){
init(argv[2]);
}
int num;
while((num = getopt(argc,argv,"lwmcL"))!=-1){
switch(num){
case 'l':
printf("%d\t",info.lines);
break;
case 'w':
printf("%d\t",info.words);
break;
case 'm':
printf("%d\t",info.chars);
break;
case 'c':
printf("%d\t",info.size);
break;
case 'L':
printf("%d\t",info.max_line_length);
break;
}
}
if(argc != 2 && argv[1][0] != '-') //一定要判断，否则会越界
printf("%s\n",argv[2]);
return 0;
}
运行截图：
client.c:
#include // sockaddr_in
#include // socket
#include // socket
#include // printf
#include // exit
#include // bzero
#define SERVER_PORT 8000
#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 :\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);
}
FILE *fp = fopen(file_name, "w");
if(NULL == fp)
{
printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_name);
exit(1);
}
// 从服务器接收数据到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(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);
}
// 接收成功后，关闭文件，关闭socket
printf("Send File:\t%s Successful!\n", file_name);
close(fp);
close(client_socket_fd);
return 0;
}
server.c:
#include // sockaddr_in
#include // socket
#include // socket
#include // printf
#include // exit
#include // bzero
#define SERVER_PORT 8000
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int countChar(char input[]){
int p_input = 0;
int count = 0;
int word = 0;
char ch;
while(p_input < strlen(input)){
ch = input[p_input];
if(ch==' '){
if(word){ //读取到空字符，而之前是非空字符，则说明读完了一个单词
count++;
word = 0;
}
}else{ //读取到第一个非空字符，说明是单词的开始
word = 1;
}
p_input++;
}
return count;
}
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);
char ch;
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\n", file_name);
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;
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);
}
char input[256];
int p_input = 0;
int count = 0;
fgets(input,256,fp);
// 关闭文件
fclose(fp);
printf("File:%s Recieve Successful!\n", file_name);
count = countChar(input);
printf("Your words count:\n%d\n",count);
}
// 关闭与客户端的连接
close(new_server_socket_fd);
}
// 关闭监听用的socket
close(server_socket_fd);
return 0;
} 运行截图：
实验三-并发程序-2
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，并分析原因通过man -k命令查看与创建进程相关的函数：
多线程编程时要调用pthread_create()函数创建新的进程，在运行时要使用-lpthread链接库函数。
核心代码为：
pthread_t pid;
if(pthread_create(&pid, NULL, process_client, &client_sock) < 0){
printf("pthread_create error\n");
运行结果：
实验三-并发程序-3
交叉编译多线程版本服务器并部署到实验箱中
PC机作客户端测试wc服务器
提交测试截图由于时间原因并没有做。
实验中的问题和解决过程
实验过程的一些思考
什么是多线程？
多线程编程的目的,就是"最大限度地利用CPU资源",当某一线程的处理不需要占用CPU而只和I/O,OEMBIOS等资源打交道时,让需要占用CPU资源的其它线程有机会获得CPU资源。每个程序执行时都会产生一个进程，而每一个进程至少要有一个主线程。多线程就是在一个进程内有多个线程。从而使一个应用程序有了多任务的功能。
wc命令
wc -c filename：显示一个文件的字节数
wc -m filename：显示一个文件的字符数
wc -l filename：显示一个文件的行数
wc -L filename：显示一个文件中的最长行的长度
wc -w filename：显示一个文件的字数
新学到的知识点
- wc命令
- 多线程编程
代码托管
实验体会
本次实验的实验内容虽然不多，但实现起来很复杂，虽然课前已经花时间做了一点，但是课上的时间内还是没有完成。
参考资料
- Linux下C编写基本的多线程socket服务器