2018-2019-1 20165206 实验三 并发程序
- 2018-2019-1 20165206 实验三 并发程序
- 任务一 实验三-并发程序-1
- 实验要求
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
- 实验过程
-
wc功能：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。
-
wc参数：
-c 统计字节数。
-l 统计行数。
-m 统计字符数。
-w 统计字数。
-L 打印最长行的长度。 -
查看wc的帮助文档：
- 试验wc功能：
由此可知与本题相关的应该是实现wc -w 这一功能，即实现统计字数。字的定义为由空白、跳格或换行字符分隔的字符串。
- mywc的代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]){
int count=0;
char w[100];
FILE *fp;
if((fp=fopen(argv[1],"r"))==NULL){
printf("文件打开失败\n");
exit(0);
}
while(fscanf(fp,"%s",w)!=EOF){
count++;
}
printf("%d %s \n",count,argv[1]);
fclose(fp);
return 0;
}
-
mywc的实现：
（与wc -w功能一致）
-
socket通信过程：
-
Socket程序：
首先分别编译server.c和client.c文件，然后先运行server程序，再运行client程序。
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 165206
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(void)
{
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);
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));
if(-1 == (bind(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr))))
{
perror("Server Bind Failed:");
exit(1);
}
if(-1 == (listen(server_socket_fd, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE)))
{
perror("Server Listen Failed:");
exit(1);
}
while(1)
{
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr);
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;
}
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;
}
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, "w");
if(NULL == fp)
{
printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_name);
exit(1);
}
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
int length = 0;
while((length = recv(new_server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0)) > 0)
{
if(strcmp(buffer,"OK")==0) break;
if(fwrite(buffer, sizeof(char), length, fp) < length)
{
printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name);
break;
}
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
}
printf("\t%s 接收成功\n", file_name);
fclose(fp);
int words=0;
char s[100];
FILE *fp2;
if((fp2=fopen(file_name,"r"))==NULL){
printf("文件打开失败!\n");
exit(0);
}
while(fscanf(fp2,"%s",s)!=EOF)
words++;
fclose(fp2);
sprintf(buffer,"%d",words);
send(new_server_socket_fd,buffer,BUFFER_SIZE,0);
close(new_server_socket_fd);
}
close(server_socket_fd);
return 0;
}
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 165206
#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("请输入文件名:");
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，便将其发送给服务器，循环直到文件读完为止
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);
}
// 关闭文件
fclose(fp);
printf("%s 传输成功\n", file_name);
char s[50];
scanf("%s",s);
send(client_socket_fd,"OK",BUFFER_SIZE,0);
recv(client_socket_fd,buffer,BUFFER_SIZE,0);
printf("%d %s\n",atoi(buffer),file_name);
}
close(client_socket_fd);
return 0;
}
- 测试结果：
- 任务二 实验三-并发程序-2
- 实验要求
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
- 实验过程
- 多线程的优点：
(1)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;
(2)当前没有进行处理的任务时可以将处理器时间让给其它任务;
(3)占用大量处理时间的任务可以定期将处理器时间让给其它任务;
(4)可以随时停止任务;
(5)可以分别设置各个任务的优先级以优化性能。
- socket程序：
server.c
#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 165206
#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=1;
FILE *fp;
scanf("%d",&choose);
if((fp = fopen(file_name,"r"))==NULL)
{
printf("Failure to open %s\n",file_name);
exit(0);
}
while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
{
if(ch==' ' || ch=='\n' || ch=='\t' || ch=='\!' || ch=='\?' || ch=='\"' || ch=='\.' || ch== '\,' || ch=='\:' || ch=='\(' || ch=='\)' || ch=='\;' || ch=='\-')
{
flag=0;
}
else
{
if(flag==0)
{
flag=1;
num++;
}
}
}
printf("%d %s\n",num,file_name);
fclose(fp);
return num;
}
int main(int argc, char **argv)
{
// 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);
// 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!\n");
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!\n", HELLO_WORLD_SERVER_PORT);
exit(1);
}
// server_socket用于监听
if (listen(server_socket, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE))
{
printf("Server Listen Failed!\n");
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);
// 接受一个从client端到达server端的连接请求,将客户端的信息保存在client_addr中
// 如果没有连接请求，则一直等待直到有连接请求为止，这是accept函数的特性，可以
// 用select()来实现超时检测
// accpet返回一个新的socket,这个socket用来与此次连接到server的client进行通信
// 这里的new_server_socket代表了这个通信通道
int new_server_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
if (new_server_socket < 0)
{
printf("Server Accept Failed!\n");
}
//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\n");
}
}
}
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\n",buffer);
}
strcpy(file_name,buffer);
strcat(file_name,"-server");
if((fp = fopen(file_name,"w"))==NULL)
{
printf("Failure to open %s\n",file_name);
exit(0);
}
while( length = recv(sockid, buffer, BUFFER_SIZE, 0))
{
if(length<0)
{
printf("接受文件出错\n");
exit(0);
}
if(fwrite(buffer,sizeof(char),length,fp)<length)
{
printf("写文件失败\n");
}
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
}
fclose(fp);
printf("文件传输成功");
int number=0;
number=mywc(file_name);
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
buffer[0]=number+48;
// 发送buffer中的字符串到new_server_socket,实际上就是发送给客户端
/*if (send(new_server_socket, buffer, sizeof(buffer), 0) < 0)
{
printf("Send number Failed!\n");
}
printf("发送单词个数完毕\n");*/
bzero(buffer, sizeof(buffer));
printf("File Transfer Finished!\n");
close(new_server_socket);
}
client.c
#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 165206
#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\n", 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!\n");
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!\n");
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!\n");
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!\n", argv[1]);
exit(1);
}
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE + 1];
bzero(file_name, sizeof(file_name));
printf("请输入文件名:");
scanf("%s", file_name);
if((fp = fopen(file_name,"r"))==NULL)
{
printf("Failure to open %s\n",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\n");
}
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\n");
}
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\n");
}
}
printf("%s传输成功\n",file_name);
mywc(file_name,1);
// 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));
// 传输完毕，关闭socket
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\n",file_name);
exit(0);
}
while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
{
if(ch==' ' || ch=='\n' || ch=='\t' || ch=='\!' || ch=='\?' || ch=='\"' || ch=='\.' || ch== '\,' || ch=='\:' || ch=='\(' || ch=='\)' || ch=='\;' || ch=='\-')
{
flag=0;
}
else
{
if(flag==0)
{
flag=1;
num++;
}
}
}
printf("%d %s\n",num,file_name);
fclose(fp);
return num;
}
- 测试结果：
- 实验中遇到的问题：
-
问题1：在运行程序时，出现服务器和客户端不能连接的报错。
-
问题1解决方案：运行时，要先运行server，再运行client进行连接。
-
问题2：在任务二编译代码时报错。
-
问题2解决方案：因为pthread并非linux系统默认的库，编译时需要引入pthread，可在编译时加入-lpthread来完成。例如：gcc server3.c -lpthread -o server3
