## 2017-2018-1 20155232 实验三 实时系统

2017-2018-1 20155232 实验三 实时系统

实验一：

• 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

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

• 首先学习wc命令：查看帮助文档
  

• wc命令的功能为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。

• 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

• wc实现代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc ,char *argv[])
{
 char ch;
 FILE *fp;
 long count=0;
 char s[21];
 
 
 if ((fp=fopen(argv[1],"r+"))==NULL)
 {
  fprintf(stderr,"不能打开文件"%s"
",argv[1]);
  exit(EXIT_FAILURE);
 }
while(fscanf(fp,"%s",s)!=EOF)
{
        if((s[0]>='a'&&s[0]<='z')||(s[0]<='Z'&&s[0]>='A'))
        count++;
}
 
 fclose(fp);
 printf("File %s has %ld characters
",argv[1],count);
 return 0;
}

服务器端与客户端实现代码

码云链接

运行结果：

实验二

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
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

在开始前，需要了解一下同步和互斥的区别：

1.互斥是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

2.同步是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。

3.同步其实已经实现了互斥，所以同步是一种更为复杂的互斥。

4.互斥是一种特殊的同步。

参考【Linux多线程】同步与互斥的区别

互斥锁

互斥锁是一种通过简单的加锁的方法来控制对共享资源的存取，用于解决线程间资源访问的唯一性问题。互斥锁有上锁和解锁两种状态，在同一时刻只能有一个线程掌握某个互斥的锁，拥有上锁状态的线程可以对共享资源进行操作。若其他线程希望对一个已经上了锁的互斥锁上锁，则该线程会被挂起，直到上锁的线程释放掉互斥锁为止。

代码

客户端

#include<netinet/in.h>                         // for sockaddr_in  
#include<sys/types.h>                          // for socket  
#include<sys/socket.h>                         // for socket  
#include<stdio.h>                              // for printf  
#include<stdlib.h>                             // for exit  
#include<string.h>                             // for bzero  
  
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT       155312  
#define BUFFER_SIZE                   1024  
#define FILE_NAME_MAX_SIZE            512  
int mywc(char file_name[],int choose);
int main(int argc, char **argv)  
{  
    FILE *fp;
    if (argc != 2)  
    {  
        printf("Usage: ./%s ServerIPAddress
", argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

// 设置一个socket地址结构client_addr, 代表客户机的internet地址和端口  
    struct sockaddr_in client_addr;  
    bzero(&client_addr, sizeof(client_addr));  
    client_addr.sin_family = AF_INET; // internet协议族  
    client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY); // INADDR_ANY表示自动获取本机地址  
    client_addr.sin_port = htons(0); // auto allocated, 让系统自动分配一个空闲端口  

// 创建用于internet的流协议(TCP)类型socket，用client_socket代表客户端socket  
    int client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (client_socket < 0)  
    {  
        printf("Create Socket Failed!
");  
        exit(1);  
    }  

// 把客户端的socket和客户端的socket地址结构绑定   
    if (bind(client_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)))  
    {  
        printf("Client Bind Port Failed!
");  
        exit(1);  
    }  

// 设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器的internet地址和端口  
    struct sockaddr_in  server_addr;  
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));  
    server_addr.sin_family = AF_INET;  

// 服务器的IP地址来自程序的参数   
    if (inet_aton(argv[1], &server_addr.sin_addr) == 0)  
    {  
        printf("Server IP Address Error!
");  
        exit(1);  
    }                                                                                                               
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);  
    socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr);  
    // 向服务器发起连接请求，连接成功后client_socket代表客户端和服务器端的一个socket连接  
    if (connect(client_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)  
    {  
        printf("Can Not Connect To %s!
", argv[1]);  
        exit(1);  
    }  

    char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE + 1];  
    bzero(file_name, sizeof(file_name));  
    printf("Please Input File Name.	");  
    scanf("%s", file_name);  
    if((fp = fopen(file_name,"r"))==NULL)
    {
         printf("Failure to open %s
",file_name);
         exit(0);
    }
    
    char buffer[BUFFER_SIZE];  
    bzero(buffer, sizeof(buffer));  
    strcpy(buffer,file_name);
    if(send(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0)==-1)
    {
        printf("发送文件名失败
");
    }
    char ch;
    int i=0;
    while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
    {
        buffer[i++]=ch;
        if(i>=BUFFER_SIZE)
        {
            if((send(client_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0))==-1)
            {
                printf("发送文件失败
");
            }
            bzero(buffer, sizeof(buffer));
            i=0;
        }
    }
    if(i<BUFFER_SIZE)
    {
        if((send(client_socket, buffer, i, 0))==-1)
        {
            printf("发送文件失败
");
        }
    }
    printf("发送%s完毕
",file_name);
    mywc(file_name,1);
     mywc(file_name,2);
    // 向服务器发送buffer中的数据，此时buffer中存放的是客户端需要接收的文件 
    //以下接收服务器发来的单词个数
    bzero(buffer, sizeof(buffer));

    fclose(fp);  
    close(client_socket);  
    return 0;  

}  
 int mywc(char file_name[],int choose)
  {
       FILE *fp;
       char ch;
        int flag=0,num=0;
       
            if((fp = fopen(file_name,"r"))==NULL)
             {
                  printf("Failure to open %s
",file_name);
                   exit(0);
                }
             
                  if(choose==1)
                   {
                    while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
                     {
                          if(ch==' ' || ch=='
' || ch=='	' ||  ch=='!' || ch=='?' || ch=='"' || ch=='.' || ch== '\,' || ch==':' || ch=='(' || ch==')' || ch==';'     || ch=='-')
                          {
                          flag=0;
                          }
                          else
                          {
                          if(flag==0)
                          {
                          flag=1;
                          num++;
                          }
                          
                          }

                    }

                }
                else if(choose==2)
                {
                    while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
                    {
                        if(ch==' ' || ch=='
' || ch=='	' || ch=='
')
                        flag=0;
                        else
                        {
                            if(flag==0)
                            {
                                flag=1;
                                num++;
                            }
                        }
                    }
                }
                printf("单词个数为：%d_用方式%d计算
",num,choose);
                fclose(fp);
                return num;
}

服务器

#include<netinet/in.h>   
#include<sys/types.h>   
#include<sys/socket.h>   
#include<stdio.h>   
#include<stdlib.h>   
#include<string.h>   
#include<pthread.h>  
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT    155312  
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE     20  
#define BUFFER_SIZE                1024  
#define FILE_NAME_MAX_SIZE         512  
void *process_client(void *new_server_socket);
int mywc(char file_name[])
{
    char ch;
    int flag=0,num=0;
    int choose;
    FILE *fp;
    printf("统计单词个数还是实现“wc -w”?(1or2)
");
    scanf("%d",&choose);
    if((fp = fopen(file_name,"r"))==NULL)
    {
        printf("Failure to open %s
",file_name);
        exit(0);
    }

    if(choose==1)
    {
    while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
    {
        if(ch==' ' || ch=='
' || ch=='	' ||  ch=='!' || ch=='?' || ch=='"' || ch=='.' || ch== '\,' || ch==':' || ch=='(' || ch==')' || ch==';' || ch=='-')
        {
            flag=0;
        }
        else
        {
            if(flag==0)
            {
                flag=1;
                num++;
            }

        }
                   
    }

    }
    else if(choose==2)
    {
        while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
        {
            if(ch==' ' || ch=='
' || ch=='	' || ch=='
')
                flag=0;
            else
            {
                if(flag==0)
                {
                    flag=1;
                    num++;
                }
            }
        }
    }
    printf("单词个数为：%d
",num);
    fclose(fp);
    return num;
}
int main(int argc, char **argv)  
{  
// set socket's address information   
// 设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器internet的地址和端口  
    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(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);  
// create a stream socket   
// 创建用于internet的流协议(TCP)socket，用server_socket代表服务器向客户端提供服务的接口  
    int server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (server_socket < 0)  
    {  
        printf("Create Socket Failed!
");  
        exit(1);  
    }  

// 把socket和socket地址结构绑定   
    if (bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)))  
    {  
        printf("Server Bind Port: %d Failed!
", HELLO_WORLD_SERVER_PORT);  
        exit(1);  
    }  

// server_socket用于监听   
    if (listen(server_socket, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE))  
    {  
        printf("Server Listen Failed!
");  
        exit(1);  
    }  
// 服务器端一直运行用以持续为客户端提供服务   
      
    while(1)
    {
// 定义客户端的socket地址结构client_addr，当收到来自客户端的请求后，调用accept  
// 接受此请求，同时将client端的地址和端口等信息写入client_addr中  
        struct sockaddr_in client_addr;  
        socklen_t length = sizeof(client_addr);  


        int new_server_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);  
        printf("连接到客户端
");
        if (new_server_socket < 0)  
        {  
            printf("Server Accept Failed!
");  
              
        }
        //添加进程相关代码
        pthread_t pid;
        if(pthread_create(&pid, NULL, process_client,(void *) &new_server_socket) < 0){
              printf("pthread_create error
");
        }
        
    }
//  close(server_socket);
}
void *process_client(void *new_server_socket)
{
        int sockid=*(int *)new_server_socket;
        FILE *fp;
        //接受来自客户端的文件
        char buffer[BUFFER_SIZE]; 
        char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE];
        bzero(buffer, sizeof(buffer));  
        int length=0;
        if(recv(sockid,buffer,BUFFER_SIZE, 0)==-1)
        {
            printf("接受文件名%s失败
",buffer);
        }
        strcpy(file_name,buffer);
        strcat(file_name,"-server");
        if((fp = fopen(file_name,"w"))==NULL)
        {
            printf("Failure to open %s
",file_name);
            exit(0);
        }
        while( length = recv(sockid, buffer, BUFFER_SIZE, 0))
        {
            if(length<0)
            {
                printf("接受文件出错
");
                exit(0);
            }
            
            if(fwrite(buffer,sizeof(char),length,fp)<length)
            {
                printf("写文件失败
");
            }
            bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
        }
        fclose(fp);
        printf("接受文件完毕
");
        int number=0;
        number=mywc(file_name);
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
        buffer[0]=number+48;
 
     
        bzero(buffer, sizeof(buffer));  
        

        printf("File Transfer Finished!
");    
        close(new_server_socket);  
} 

运行截图

码云链接

实验三由于实验室设备问题，所以取消了

新学到的知识点

了解了多线程的优点：多线程技术使程序的响应速度更快 ,因为用户界面可以在进行其它工作的同时一直处于活动状态。有多个线程，线程间独立运行，能有效地避免代码阻塞，并且提高程序的运行性能。