2018-2019-1 20165205 实验三 实时系统

2018-2019-1 20165205 实验三 并发进程

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

客户端代码如下：

#include<netinet/in.h>   // sockaddr_in  
#include<sys/types.h>    // socket  
#include<sys/socket.h>   // socket  
#include<stdio.h>        // printf  
#include<stdlib.h>       // exit  
#include<string.h>       // bzero  

#define SERVER_PORT 165205  
#define BUFFER_SIZE 1024  
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512  
#define BEGIN 1;

int main()  
{  	
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);  

int client_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
if(client_socket_fd < 0)  
{  
    perror("Create Socket Failed:");  
    exit(1);  
}  

if(-1 == (bind(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr))))  
{  
    perror("Client Bind Failed:");  
    exit(1);  
}  

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);  

if(connect(client_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)  
{  
    perror("Can Not Connect To Server IP:");  
    exit(0);  
}  

char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];  
bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);  

printf("Please Input File Name On Client:	");
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));  

if(send(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0)  
{  
    perror("Send File Name Failed:");  
    exit(1);  
}  

    FILE *fp = fopen(file_name, "r");  
    if(NULL == fp)  
{  
    printf("File:%s Not Found
", file_name);  
}  
else  
{  
    bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
    int length = 0;  
    while((length = fread(buffer, sizeof(char), BUFFER_SIZE, fp)) > 0)  
    {  
        if(send(client_socket_fd, buffer, length, 0) < 0)  
        {  
            printf("Send File:%s Failed./n", file_name);  
            break;  
        }  
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
    }  

    fclose(fp);  
    printf("File:%s Transfer Successful!
", file_name);  
}  

char s[50];
scanf("%s",s);
send(client_socket_fd,"OK",50,0);

char recvdata[sizeof(int)+1];
recv(client_socket_fd,recvdata,sizeof(int),0);
recvdata[sizeof(int)]='';
int words=atoi(recvdata);
close(client_socket_fd);  
return 0;  
}

服务器端代码如下：

#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(PF_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 = htonl(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 error"); 
    exit(errno); 
}else 
    printf("bind success!
"); 
/*侦听本地端口*/ 
if(listen(sockfd,5) == -1){ 
    perror("listen error"); 
    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，与该客户端连接的程序将退出
");  
            break; 
        }else if(retval == 0){ 
            printf("waiting...
"); 
            continue; 
        }else{ 
            /*服务器输入信息*/ 
            if(FD_ISSET(0, &rfds)){ 
        
                /******发送消息*******/ 
                memset(buf,0,sizeof(buf)); 
                
                fgets(buf,BUFLEN,stdin); 
                
                //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; 
}

• 实验截图
  

任务二：

• 使用多线程实现wc服务器并使用同步互斥机制保证计数

在实验之前，我学习了关于多线程函数pthread的一些知识

1.pthread_creat函数

它的作用是创建一个新线程，使用方法如下：

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg); 

第一个参数是指向pthread_t类型的指针。线程被创建时 这个指针指向的变量将被写入一个标识符（线程ID）我们用该标识符来引用新线程。

第二个参数用于设置线程的属性，一般不需要特殊的属性，所以只需要设置该参数为NULL。

最后两个参数，分别告诉新线程将要启动执行的函数和传递给该函数的参数。

pthread_create函数在成功调用时返回0，如果失败则返回失败码

2.pthread_exit函数

线程通过调用pthread_exit函数终止执行。这个函数的作用是，终止调用它的线程并返回一个指向某个对象的指针

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);

3.pthread_join函数

pthread_join函数的作用是等待某个线程的结束。其第一个参数指定了需要等待的线程ID，第二个参数是一个二级指针，它指向另一个指针，而后者指向线程的返回值。

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);

4.pthread_self函数

每个线程都有一个在所属进程内标识自己的ID。线程ID由phtread_create返回，而且我们已经看到pthread_join也使用了线程ID来指定等待哪个线程。pthread_self的作用是返回自身的线程ID.

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);

5.pthread_detach函数

一个线程或者是可汇合（joinable），或者是脱离的（detached）。当一个可汇合的线程终止时，它的线程ID和退出状态将留存到另一个线程对它调用pthread_join的返回值中。脱离的线程终止时，所有相关资源都被释放，我们不能等待它们终止。如果一个线程需要知道另一个线程什么时候终止，那就最好保持第二个线程的可汇合状态。

pthread_detach函数把指定的线程转变为脱离的状态。

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t th);

• 多线程客户端代码：

    #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; 
    
    if(argc != 2)
    {
        perror("Usage:./client <ipaddress>.");
        exit(errno);
    }
  
  
    /*建立socket*/
    if((sockfd = socket(PF_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; 
            }
        }
        /*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;
    }	
  

• 多线程服务器代码：

    #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(PF_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 = htonl(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 error"); 
        exit(errno); 
    }else 
        printf("bind success!
  "); 
    /*侦听本地端口*/ 
    if(listen(sockfd,5) == -1){ 
        perror("listen error"); 
        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，与该客户端连接的程序将退出
  ");  
            break; 
        }else if(retval == 0){ 
            printf("waiting...
  "); 
            continue; 
        }else{ 
            /*服务器输入信息*/ 
            if(FD_ISSET(0, &rfds)){ 
        
                /******发送消息*******/ 
                memset(buf,0,sizeof(buf)); 
                
                fgets(buf,BUFLEN,stdin); 
                
                //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; 
    }
  

• 实验截图

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遇到的问题及解决方法

• 问题：在编译多线程的代码时使用普通的gcc server.c -o server没有编译成功。
• 解决方法：由于多线程使用到了pthread的函数库，需要手动加入，将编译命令改为gcc server.c -o server -lpthread则可以 解决这个问题。