2017-2018-1 20155305实验三 实时系统

Posted 2020-10-15 qiaolei

2017-2018-1 20155305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
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命令的基本用法：

可知wc命令的功能为：统计指定文件中的字节数、字数、行数等，并将统计结果显示输出。常用的参数为：

-c：统计字节数
-l：统计行数
-m：统计字符数，且不能与-c参数一起使用
-w：统计字数，一个字被定义为由空白、跳格或换行字符分割的字符串
-L：打印最长行的长度

• 查看老师提供的txt文件的字数

• 服务器server.c

#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 8000 
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20 
#define BUFFER_SIZE 1024 
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512 
  
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); 
    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); 
  
    // 打开文件并读取文件数据 
    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; 
      // 每读取一段数据，便将其发送给客户端，循环直到文件读完为止 
      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); 
      } 
  
      // 关闭文件 
      fclose(fp); 
      printf("File:%s Transfer Successful!\\n", file_name); 
    } 
    // 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; 
} 

• 客户端client.c

#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 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 On Server:\\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); 
  } 
  
  // 打开文件，准备写入 
  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("Receive File:\\t%s From Server IP Successful!\\n", file_name); 
  close(fp); 
  close(client_socket_fd);
  char *argv[]={"wc","-w",file_name,0};
  execvp("wc",argv);
  return 0; 
} 

• 结果提交
  

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

从吞吐量上来说，多线程远远大于单线程，从性能上来说，多线程也是远远优于单线程

线程本身由于创建和切换的开销，采用多线程不会提高程序的执行速度，反而会降低速度，但是对于频繁IO操作的程序，多线程可以有效的并发。
对于包含不同任务的程序,可以考虑每个任务使用一个线程。这样的程序在设计上相对于单线程做所有事的程序来说，更为清晰明了，比如生产、消费者问题。
在实际的开发中对于性能优化的问题需要考虑到具体的场景来考虑是否使用多线程技术。

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
char ch; 
FILE *fp; 
long count=0; 
char s[21]; 
if(argc !=2) 
{ 
printf("此文件名为：%s\\n",argv[0]); 
exit(EXIT_FAILURE); 
} 
if ((fp=fopen(argv[1],"r+"))==NULL) 
{ 
fprintf(stderr,"这个文件打不开\\"%s\\"\\n",argv[1]); 
exit(EXIT_FAILURE); 
} 
while(fscanf(fp,"%s",s)!=EOF) 
count++; 
fclose(fp); 
printf("File %s has %ld characters\\n",argv[1],count); 
return 0; 
}