「实验记录」CS144 Lab0 networking warmup

文章目录

  • 一、Motivation
  • 二、Solutions
    • S1 - Writing webget
    • S2 - An in-memory reliable byte stream
  • 三、Results
  • 四、Source

一、Motivation

第一个小测试 webget 是想让我们体验并模拟一下在浏览器中键入 URL 后获得远程服务器传来的内容,这并没有太大的难度,因为 Lab 本身已经为我们搭建好了 TCP/IP 五层协议栈的框架,我们要做的仅仅是解析传入的 host 和 path 即可,具体完善在 apps/webget.ccget_URL()

第二个基本组件也比较简单,是想让我们实现一个最基本且最常用的字节流,可以将其理解成是一个队列,可以从头部读出数据,也可以从末端写入数据。同样,大体的框架 Lab 已经实现好了,只需要我们在 libsponge/byte_stream.cc 中完善其各功能即可

二、Solutions

S1 - Writing webget

针对第一个测试点 webget,应该在 apps/webget.cc 中完善具体的 get_URL() 即可,

void get_URL(const string &host, const string &path) {
  TCPSocket sock;

  sock.connect(Address(host, "http"));
  sock.write("GET " + path + " HTTP/1.1\r\nHost: " + host + 
    "\r\nConnection: close\r\n\r\n");
  sock.shutdown(SHUT_WR);

  while (!sock.eof())
    cout << sock.read();

  sock.close();
}

首先,进入函数内不管三七二十一,先建 socket,然后尝试与目标 web 主机建立 TCP 连接。成功后,透过 write 将获取 URL 内容的请求发送给服务器。发送完成之后,关闭 socket 写的 Channel,意味着不能再向该 socket 当中写数据了,或许只能读

之后,就是等待 web 主机回复。通过eof判断可读的 Channel 内是否有数据送来,送来一份,读一份,直到读完为止

S2 - An in-memory reliable byte stream

针对第二个测试点稍微复杂一点,要修改 libsponge/byte_stream.hlibsponge/byte_stream.cc 的内容,让其支持一个队列的功能,

「实验记录」CS144 Lab0 networking warmup_第1张图片

对于 writer,主要就是能够写入数据并且自知状态,包括队列的剩余容量及 Channel 是否已被关闭。在这里,我选用 deque 双端对列作为 ByteStream 的底层数据结构,来研究一下 write()

size_t ByteStream::write(const string &data) 
{
  size_t len = data.length();

  /* 有多少容量写多少数据 */
  if(remaining_capacity() < data.length())
    len = remaining_capacity();

  for(size_t i=0; i<len; i++)
    buf_.push_back(data[i]);

  nwrite_ += len;
  return len;
}

首先,要透过 remaining_capacity() 看一下当前对列还能不能容下将要写入的数据,其定义如下,

size_t ByteStream::remaining_capacity() const 
{ 
  return cap_ - buf_.size(); 
}

我们在此采用的是有多少容量,就写多少数据的策略,而不是 0 或 1 的策略(非写即丢)。定义了 nwrite_ 计数了一次 write 写了多少数据。end_input() 较为简单,只分辨是否还有字节将要写入,其定义如下,

void ByteStream::end_input() 
{
  ended_ = true; 
}

关于读操作,Lab0 的文档是这样规范的,
「实验记录」CS144 Lab0 networking warmup_第2张图片

第一个 peek_output() 主要用来查看队首元素,定义如下,

string ByteStream::peek_output(const size_t len) const 
{
  if(len > buf_.size())
    return "";

  return string(buf_.begin(), buf_.begin()+len);
}

pop_output() 和查看队首的功能差不多,只是将查看功能改为删除,

void ByteStream::pop_output(const size_t len) 
{ 
  if(len > buf_.size())
    return;

  for(size_t i=0; i<len; i++)
    buf_.pop_front();

  nread_ += len;
}

其中的 nread_nwrite_ 一样,用来统计 reader 已经读取了多少数据。read() 是框架定义好的,如下,

std::string read(const size_t len) {
  const auto ret = peek_output(len);
  pop_output(len);
  return ret;
}

之后的一系列状态返回函数,我不一一展开了,无非就是封装一下成员变量,对外提供状态查看功能罢了

三、Results

根据文档在 sponge 目录下新建 build 文件夹,然后在 build 里透过 cmake .. 初始化编译环境,接着透过 make -j4 进行编译
完成编译之后,可以透过 make check_webgetmake check_lab0 来检验自己程序的正确性

四、Source

  1. 【计算机网络】Stanford CS144 学习笔记
  2. [CS144] Lab 0: networking warmup
  3. 【斯坦福计网CS144项目】环境配置 & Lab0: ByteStream

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