20165310 實驗三-併發程序

時間  2019-11-07
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20165310 實驗三-併發程序

任務一：學習使用Linux命令wc(1)

  • wc(1)

    • 命令的做用：統計指定文件中的字節數、字數、行數，並將統計結果顯示輸出。該命令統計指定文件中的字節數、字數、行數。若是沒有給出文件名，則從標準輸入讀取。wc同時也給出所指定文件的總統計數。
    • man方法查詢結果：

    幕快照 2018-11-18 上午11.13.2

    • 利用wc命令統計文檔text1.txt和text2.txt的字數，而且做爲接下來實驗正確性的判斷標準linux

      幕快照 2018-11-18 上午11.28.2

任務二：基於Linux Socket程序設計實現wc（1）服務器和客戶端

  • 實驗要求

    • 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

  • 實驗程序

    • 客戶端：服務器

      #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

#define MY_PORT 165310
#define DEST_IP "172.20.10.4"
int main()
{
    SOCKET con_socket;
    struct sockaddr_in remote_addr;
    char buffer[1024];
    char file_name[100];
    char readch;
    int i;

    WSADATA wsaDate;

    WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsaDate);

    memset(file_name,0,sizeof(file_name));
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));

    remote_addr.sin_family=AF_INET;
    remote_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
    remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(DEST_IP);

    con_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(con_socket==-1)
    {
        printf("Client socket failed!");
        exit(0);
    }

    printf("Please Input File Name:\n");
    scanf("%s", file_name);

    if(connect(con_socket,(struct sockaddr*)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1)
    {
        printf("Client connet failed!");
    }
    else
    {
        FILE *fp=fopen(file_name,"r");
        if(fp==NULL)
        {
            printf("%s File not Found!\n",file_name);
        }
        else
        {
            while((readch=fgetc(fp))!=EOF)
            {
                if(i<1024)
                {
                    buffer[i]=readch;
                    i++;
                }
                else
                {
                    i=0;
                    int n=send(con_socket, buffer, 1024, 0);
                    if(n==-1)
                    {
                        printf("Send File Error!\n");
                    }
                }
            }
            fclose(fp);
            printf("File:%s Transfer Finished!\n", file_name);
        }
        fclose(fp);
        long wordscount;
        recv(con_socket, &wordscount, sizeof(long), 0);
        printf("%ld\n", wordscount);
    }
    closesocket(con_socket);

    WSACleanup();
    return 0;
}

      ​

    • 服務器：多線程

      #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

#define MYPORT 165310

void main()
{
    int server_socket, client_socket;
    struct sockaddr_in my_addr;
    struct sockaddr_in remote_addr;

    char buffer[BUFSIZ];
    memset(&my_addr, 0, sizeof(my_addr));
    my_addr.sin_family=AF_INET;
    my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
    my_addr.sin_port=htons(MYPORT);

    if((server_socket=socket(PF_INET, SOCK_STREAM,      0))==-1)      
    {
        perror("socket");
    }

    if(bind(server_socket, (struct sockaddr             *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr))<0)
    {
        perror("bind");
    }
    listen(server_socket, 5);
    int addrlen=sizeof(struct sockaddr_in); 
    while(1)
    {
        if((client_socket
            =accept(server_socket, (struct sockaddr *)&remote_addr, &addrlen))<0)
        {
            perror("accept");
        }
        printf("accept client %s\n", inet_ntoa(remote_addr.sin_addr));
        int len, i;
        long wordscount=0;
        int flag=1;
        while(1)
        {
            if((len=recv(client_socket, buffer, 1024,               0))>0)
            {
                for(i=0; i<len; i++)
                {
                    if(flag==0)
                    {
                        switch(buffer[i])
                        {
                            case ' ':
                                wordscount++;
                                break;
                            case '\n':
                                wordscount++;
                                break;
                            case '\r':
                                wordscount++;
                                break;
                            default:
                                break;
                        }
                    }
            if(buffer[i]== ' ' || buffer[i]=='\n' ||                buffer[i]=='\r') flag=1;
            else flag=0;
                }
            }
            if(len<1024) break;
        }
        send(client_socket, &wordscount, sizeof(long),          0);
        close(client_socket);
    }
    close(server_socket);
}

      ​

  • 實驗結果截圖

    幕快照 2018-11-13 下午7.18.5

任務三：多線程實現wc

  • 實驗要求

    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併發

  • 實驗程序

    • 客戶端：socket

      #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

#define MY_PORT 165310
#define DEST_IP "172.20.10.4"
int main()
{
    SOCKET con_socket;
    struct sockaddr_in remote_addr;
    char buffer[1024];
    char file_name[100];
    char readch;
    int i;

    WSADATA wsaDate;

    WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsaDate);

    memset(file_name,0,sizeof(file_name));
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));

    remote_addr.sin_family=AF_INET;
    remote_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
    remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(DEST_IP);

    con_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(con_socket==-1)
    {
        printf("Client socket failed!");
        exit(0);
    }

    printf("Please Input File Name:\n");
    scanf("%s", file_name);

    if(connect(con_socket,(struct sockaddr*)&remote_addr,sizeof(struct sockaddr))==-1)
    {
        printf("Client connet failed!");
    }
    else
    {
        FILE *fp=fopen(file_name,"r");
        if(fp==NULL)
        {
            printf("%s File not Found!\n",file_name);
        }
        else
        {
            while((readch=fgetc(fp))!=EOF)
            {
                if(i<1024)
                {
                    buffer[i]=readch;
                    i++;
                }
                else
                {
                    i=0;
                    int n=send(con_socket, buffer, 1024, 0);
                    if(n==-1)
                    {
                        printf("Send File Error!\n");
                    }
                }
            }
            fclose(fp);
            printf("File:%s Transfer Finished!\n", file_name);
        }
        fclose(fp);
        long wordscount;
        recv(con_socket, &wordscount, sizeof(long), 0);
        printf("%ld\n", wordscount);
    }
    closesocket(con_socket);

    WSACleanup();
    return 0;
}

      ​

    • 服務器：函數

      #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

#define MY_PORT 165310

typedef struct socket_counter
{
    SOCKET send_socket;
    char buffer[1024];
}socket_counter;

void my_wc(socket_counter *my_counter);
int main()
{
    SOCKET listen_socket;//聲明Socket接口變量
    struct sockaddr_in my_addr;//聲明Socket地址變量
    int dummy,rev_length;
    //char buffer[1024];
    char file_name[100];
    pthread_t t;
    socket_counter *my_counter;

    WSADATA wsaDate;

    WSAStartup(MAKEWORD(1,1),&wsaDate);//啓動版本

    listen_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//聲明爲IPV4的TCP

    my_addr.sin_family=AF_INET;//IPV4
    my_addr.sin_port=htons(MY_PORT);//端口
    my_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//能夠鏈接任一電腦

    dummy = sizeof(SOCKADDR);
    memset(file_name,0,sizeof(file_name));

    if( bind(listen_socket,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr))<0)//綁定本地IP與Socket
    {
       printf("Server Bind error!\n");
    }

    if(listen(listen_socket,5)<0)//等待序列，默認隊列最多爲5個請求
    {
        printf("Server Listen error!\n");
    }

    while(1)
    {
        my_counter->send_socket=accept(listen_socket,NULL,&dummy);//listen函數建立等待隊列後，accept函數處理客戶端發來的鏈接請求
        if(my_counter->send_socket==-1)
        {
            printf("Server Accept failed!\n");
            break;
        }
        printf("Accept success!\n");
        pthread_create(&t, NULL, &my_wc,my_counter);
        pthread_join(&t, NULL);
    }
    closesocket(listen_socket);//依次關閉鏈接
    WSACleanup();//清除
    return 0;
}
void my_wc(socket_counter *my_counter){
    pthread_mutex_lock( &counter_mutex );
    int len, i;
    long wordscount=0;
    int flag=1;
    while(1)
    {
        if((len=recv(my_counter->send_socket, my_counter->buffer, 1024, 0))>0)
        {
            for(i=0; i<len; i++)
            {
                if(flag==0)
                {
                    switch(my_counter->buffer[i])
                    {
                        case ' ':
                            wordscount++;
                            break;
                        case '\n':
                            wordscount++;
                            break;
                        case '\r':
                            wordscount++;
                            break;
                        default:
                            break;
                    }
                }
                if(my_counter->buffer[i]== ' ' || my_counter->buffer[i]=='\n' || my_counter->buffer[i]=='\r')
                    flag=1;
                else
                    flag=0;
            }
        }
        if(len<1024) break;
    }
    send(my_counter->send_socket, &wordscount, sizeof(long), 0);
    close(my_counter->send_socket);
    pthread_mutex_unlock( &counter_mutex );
}

      ​

  • 運行結果截圖

    echatIMG17

  • C語言多線程函數

    • 多線程變量聲明：pthread_t <變量名>學習

    • 建立線程的函數pthread_create：操作系統

      ​ 函數聲明：int pthread_create(pthread_t *tidp,const pthread_attr_t *attr,(void*)(*start_rtn)(void*),void *arg);線程

      ​ 函數說明：類Unix操做系統（Unix、Linux、Mac OS X等）的建立線程的函數。它的功能是建立線程（實際上就是肯定調用該線程函數的入口點），在線程建立之後，就開始運行相關的線程函數。表示成功，返回0；表示出錯，返回表示-1。設計

      ​ 參數說明：第一個參數爲指向線程標識符的指針。第二個參數用來設置線程屬性。第三個參數是線程運行函數的起始地址。最後一個參數是運行函數的參數。

    • 線程回收函數pthread_join:

      ​ 函數聲明：int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

      ​ 函數說明：以阻塞的方式等待thread指定的線程結束。當函數返回時，被等待線程的資源被收回。若是線程已經結束，那麼該函數會當即返回。 0表明成功。 失敗，返回的則是錯誤號。

      ​ 參數說明：第一個參數爲線程標識符，即線程ID，標識惟一線程。第二個參數爲 用戶定義的指針，用來存儲被等待線程的返回值。

    • 互斥鎖函數pthread_mutex_lock：

      ​ 函數聲明：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

      ​ 函數說明：線程調用該函數讓互斥鎖上鎖，若是該互斥鎖已被另外一個線程鎖定和擁有，則調用該線程將阻塞，直到該互斥鎖變爲可用爲止。 成功完成以後會返回零。其餘任何返回值都表示出現了錯誤。

遇到問題與解決方法

  • pthread_create函數傳參只能傳一個值，然而程序中須要傳入兩個值

    解決方法：利用C語言結構體，傳入結構體做爲惟一參數

  • 計算出單詞個數不正確，少於正確值

    解決方法：只計算了空格，沒有計算'\n'、'\r'等特殊字符

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