2019-2020-1 20175302 20175314 20175316 實驗三 併發程序

2019-2020-1 20175302 201752314 20175316 實驗三 併發程序

實驗三 併發程序-1

實驗內容

學習使用Linux命令wc(1)；
基於Linux Socket程序設計實現wc（1）服務器(端口號是你學號的後6位)和客戶端；
客戶端傳一個文本文件給服務器；
服務器返加文本文件中的單詞數。

設計實現

• 命令參數
  -c：統計字節數
  -l：統計行數
  -m：統計字符數。這個標誌不能與 -c 標誌一塊兒使用。
  -w：統計字數。一個字被定義爲由空白、跳格或換行字符分隔的字符串
  -L：打印最長行的長度
  -help：顯示幫助信息
  --version：顯示版本信息
  

• 實現僞代碼
  int main() { fd = fopen()//打開文件； fscanf()//對文件的內容以字符串的形式進行讀取 if..count++//設置條件，當知足字符串條件時計數； }
  對於wc -w功能與咱們統計單詞個數類似，而其實現時：由' '，'\n'，'\t'，'\r'做爲分隔符
  統計單詞個數時，除上述分隔符，還加入了文本文件中常見的符號：'!'，'"'，'?'，'.'，','，'('，')'，':'，';'，'-'做爲分隔符

• 實現wc -w

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#define BUFFERSIZE 1024

int main()
{
    FILE *fp;
    char ch;
    char filename[100];
    int flag=0,num=0;
        printf("input filename: ");
    scanf("%s",filename);
    if((fp = fopen(filename,"r"))==NULL)
    {
        printf("Failure to open %s\n",filename);
        exit(0);
    }
    while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
    {
        if(ch==' ' || ch=='\n' || ch=='\t' || ch=='\r')
        {
            flag=0;
        }
        else
        {
            if(flag==0)
            {
                flag=1;
                num++;
            }

        }

    }
    printf("%c\n",num+48);
    fclose(fp);
    return 0;
}

• wc txt
  

• 實現單詞個數統計

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#define BUFFERSIZE 1024
/*int num=0;
void wc(char buffer[],int size)
{
    int i,flag=0;
    for(i=0;i<size;i++)
    {
        if(buffer[i]==' ' || buffer[i]=='\n' || buffer[i]=='\t' || buffer[i]=='\0' || buffer[i]=='!' || buffer[i]=='?' || buffer[i]=='"' || buffer[i]=='.' || buffer[i]== ',' || buffer[i]==':' || buffer[i]=='(' || buffer[i]==')' || buffer[i]==';' || buffer[i]=='■ ' || buffer[i]=='•' )
        {
            flag=0;
        }
        else
        {
            if(flag==0)
            {
                num++;
            }
            flag=1;
        }
    }
    return num;
}*/
int main()
{
    FILE *fp;
    char ch;
    char filename[100];
    int flag=0,num=0;
        printf("input filename: ");
    scanf("%s",filename);
    if((fp = fopen(filename,"r"))==NULL)
    {
        printf("Failure to open %s\n",filename);
        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\n",num);
    fclose(fp);
    return 0;
}

• 客戶端和服務器的通訊過程
  

• 運行結果
  

實驗三 併發程序-2

實驗內容

使用多線程實現wc服務器並使用同步互斥機制保證計數正確；
對比單線程版本的性能，並分析緣由。

多線程

• 同步
  直接制約關係
  加入同步機制主要是爲了在多線程程序中，若是須要對某個共享資源C進行同步訪問，若是系統沒有調度到B，A也是沒有可能訪問C的，必須等B調度到以後，A纔可能從新訪問。

• 互斥鎖
  主要用來保護臨界資源
  臨界資源，就是有可能多個線程都須要訪問的數據地址，也有多是某一段代碼，執行這段代碼有可能會改變多個線程都須要訪問的數據。

• 多線程實現wc服務器時，會出現多個客戶端同時像服務器傳送文件的狀況，須要根據發送的不一樣文件名建立新的接收文件，並要確立好調度順序關係

運行截圖

• 對比單線程版本的性能，並分析緣由
• 緣由：全部數據結構的生存期，以及對這些數據結構的access，都用這一根邏輯線程，不須要考慮數據結構的race。把任何耗時的操做都給其餘線程（IO線程、定時器線程，DB線程等）作，作完以後向事件隊列（多線程安全的隊列，其餘線程是生產者，邏輯線程是消費者）丟事件。
• 多線程邏輯設計的思路：
  全部數據結構的生存期，以及對這些數據結構的access，不必定在一根線程。
  須要考慮數據結構的race。
  網絡事件、定時器事件喚醒工做線程（通常經過iocp或者epoll來喚醒）執行全部工做，通常不須要交換到其餘線程。很顯然，單線程邏輯多了一層事件隊列交換，會增長延遲，以及全部的邏輯都在一根線程上跑，邏輯被阻塞也會帶來延遲。其實吞吐量對於rpc來講，是個宏觀的概念，儘量快地消費網絡消息就會提高吞吐量。
  對於高併發的程序，是沒法忍受單線程邏輯。

實驗三 併發程序-3

實驗內容

• 交叉編譯多線程版本服務器並部署到實驗箱中；

• PC機做客戶端測試wc服務器。

  實驗步驟

  1.將實驗箱與電腦相連，參照[實驗一 開發環境的熟悉]的步驟操做，確保目標機（超級終端）和宿主機（虛擬機Ubuntu）能相互ping通（實驗箱IP爲192.168.0.232，Ubantu的IP爲192.168.0.230）。
  
  2.修改客戶端IP段代碼。
  3.用交叉編譯器arm-none-linux-gnuenbi-gcc編譯server.c
  
  4.參照[實驗一 開發環境的熟悉]，掛載共享目錄，經過NFS把宿主機中的程序運行目錄映射到目標機中。
  5.在超級終端運行服務器armserve，在Ubantu運行客戶端。
  

實驗中遇到的問題和解決方案

• 問題一：編譯SM2的C文件時出現找不到庫的問題。
• 解決方案：輸入兩條命令重裝

sudo apt-get remove openssl libssl-dev
sudo apt-get install openssl libssl-dev -y

• 問題二：LED與UART代碼編譯不經過
• 解決方案：將實驗箱接入電源，鏈接實驗箱與電腦，打開Z32下載調試工具軟件資料\Z32下載調試工具\NZDownloadTool.exe,打開Z32的電源開關前，按住Reboot按鍵不放，兩次打開電源開關，Z32便可被電腦識別，顯示1設備已鏈接後，點擊瀏覽，選擇\實驗 1-LED 閃爍\bin\Z32HUA.bin，點擊下載，綠色進度條加載完成後，程序下載成功

實驗心得與體會

• 本次實驗利用uVision4破解MDK，經過串口助手實現試驗箱Z32和電腦之間的數據傳輸和通訊，學會了如何下載程序到試驗箱和我國的密算法標準SM1,SM2,SM3,SM4，實驗較爲簡單，但須要調試軟件，須要耐心。

• SM1：對應密碼學分組密碼算法，普遍應用於電子政務、電子商務及國民經濟的各個應用領域（包括國家政 務通、警務通等重要領域）。

• SM2：對應密碼學公鑰密碼算法RSA，用於加解密及數字簽名。

• SM3：對應密碼學摘要算法MD5，適用於商用密碼應用中的數字簽名和驗證。

• SM4：對應密碼學分組密碼算法DES，用於無限局域網產品使用。

參考資料

• 《深刻理解計算機系統V2》學習指導
• 信息安全系統實驗箱指導書