20155308&20155316 2017-2018-1 《信息安全系统设计基础》实验三

并发程序-1

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

首先先学习一下命令wc使用：

利用man命令查看wc命令使用

实例为：

统计行数

$wc –l file

统计单词数

$wc –w file

统计字符数

$wc –c file

统计流中的字符数

$echo –n 1234 | wc –c

实验过程

实验代码

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

#include<unistd.h>

#define SERVER_PORT 155316

#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20

#define BUFFER_SIZE 1024

#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512

int CountWordsOfEuropeanTxtFile(char *szFileName);

int CountWordsInOneLine(const char *szLine);

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("5316:%s\n", file_name);

	int count=0;

	bzero(buffer, BUFFER_SIZE);

	count = CountWordsOfEuropeanTxtFile(file_name);

	sprintf(buffer,"%d", count);

        if(send(new_server_socket_fd, buffer, sizeof(buffer), 0) < 0)

        {

               printf("Send File:%s Failed./n", file_name);

        }

	bzero(buffer, BUFFER_SIZE);

        /*/ 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;

}

int CountWordsOfEuropeanTxtFile(char *szFileName)

{

	int nWords = 0;//词计数变量，初始值为0

	FILE *fp; //文件指针

	char carrBuffer[1024];//每行字符缓冲，每行最多1024个字符

	//打开文件

	if ((fp = fopen(szFileName,  "r")) == NULL)

	{

		return -1;	//文件打开不成功是返回-1

	}

	while (!feof(fp))//如果没有读到文件末尾

	{

		//从文件中读一行

		if (fgets(carrBuffer, sizeof(carrBuffer),fp) != NULL)

			//统计每行词数

			nWords += CountWordsInOneLine(carrBuffer);

	}

	//关闭文件

	fclose(fp);

	return nWords;

}

int CountWordsInOneLine(const char *szLine)

{

	int nWords = 0;

	int i=0;

	for (;i<strlen(szLine);i++)

	{

		if (*(szLine+i)!=' ')

		{

			nWords++;

			while ((*(szLine+i)!=' ')&&(*(szLine+i)!='\0'))

			{

				i++;

			}

		}

	}

			//printf("%d\t",nWords);

	return nWords;

}

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

#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>

#define SERVER_PORT 155316

#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);

    }

    //int count=0;

    int length=0;

    bzero(buffer, BUFFER_SIZE);

    length = recv(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0);

    buffer[length] = '\0';

    printf("count=%s\n", buffer);

    bzero(buffer, BUFFER_SIZE);

    /* / 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);

    fclose(fp);

    */

    close(client_socket_fd);

    return 0;

}

实验操作

查阅相关资料，了解wc是可以对一个文件内的单词数进行一个统计
对程序初步设计分为两块，一块是C/S程序，一块是对传入文件进行单词统计
具体程序见CS_tfile

20155308&20155316 2017-2018-1 《信息安全系统设计基础》实验三

实验问题及解答

出现的问题

编译client server程序时出现如下警告（因为当时没有截图，以下截图为实景还原）
说是宏定义的常量过大，以及没有inet_pton函数
这两个都是警告
实际运行时还是可以正常运行，这说明我们可以暂时不管这两个警告

并发程序-2

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

实验代码

thread_server.c

#include<stdlib.h>

#include<pthread.h>

#include<sys/socket.h>

#include<sys/types.h>       //pthread_t , pthread_attr_t and so on.

#include<stdio.h>

#include<netinet/in.h>      //structure sockaddr_in

#include<arpa/inet.h>       //Func : htonl; htons; ntohl; ntohs

#include<assert.h>          //Func :assert

#include<string.h>          //Func :memset bzero

#include<unistd.h>          //Func :close,write,read

#define SOCK_PORT 9988

#define BUFFER_LENGTH 1024

#define MAX_CONN_LIMIT 512     //MAX connection limit

static void Data_handle(void * sock_fd);   //Only can be seen in the file

int CountWordsOfEuropeanTxtFile(char *szFileName);

int CountWordsInOneLine(const char *szLine);

int main()

{

    int sockfd_server;

    int sockfd;

    int fd_temp;

    struct sockaddr_in s_addr_in;

    struct sockaddr_in s_addr_client;

    int client_length;

    sockfd_server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  //ipv4,TCP

    assert(sockfd_server != -1);

    //before bind(), set the attr of structure sockaddr.

    memset(&s_addr_in,0,sizeof(s_addr_in));

    s_addr_in.sin_family = AF_INET;

    s_addr_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //trans addr from uint32_t host byte order to network byte order.

    s_addr_in.sin_port = htons(SOCK_PORT);          //trans port from uint16_t host byte order to network byte order.

    fd_temp = bind(sockfd_server,(const struct sockaddr *)(&s_addr_in),sizeof(s_addr_in));

    if(fd_temp == -1)

    {

        fprintf(stderr,"bind error!\n");

        exit(1);

    }

    fd_temp = listen(sockfd_server,MAX_CONN_LIMIT);

    if(fd_temp == -1)

    {

        fprintf(stderr,"listen error!\n");

        exit(1);

    }

    while(1)

    {

        printf("waiting for new connection...\n");

        pthread_t thread_id;

        client_length = sizeof(s_addr_client);

        //Block here. Until server accpets a new connection.

        sockfd = accept(sockfd_server,(struct sockaddr * restrict)(&s_addr_client),(socklen_t *)(&client_length));

        if(sockfd == -1)

        {

            fprintf(stderr,"Accept error!\n");

            continue;                               //ignore current socket ,continue while loop.

        }

        printf("A new connection occurs!\n");

        if(pthread_create(&thread_id,NULL,(void *)(&Data_handle),(void *)(&sockfd)) == -1)

        {

            fprintf(stderr,"pthread_create error!\n");

            break;                                  //break while loop

        }

    }

    //Clear

    int ret = shutdown(sockfd_server,SHUT_WR); //shut down the all or part of a full-duplex connection.

    assert(ret != -1);

    printf("Server shuts down\n");

    return 0;

}

static void Data_handle(void * sock_fd)

{

    int fd = *((int *)sock_fd);

    int i_recvBytes;

    char data_recv[BUFFER_LENGTH];

    const char * data_send = "Server has received your request!\n";

    while(1)

    {

        printf("waiting for file_name...\n");

        //Reset data.

        memset(data_recv,0,BUFFER_LENGTH);

        i_recvBytes = read(fd,data_recv,BUFFER_LENGTH);

        if(i_recvBytes == 0)

        {

            printf("Maybe the client has closed\n");

            break;

        }

        if(i_recvBytes == -1)

        {

            fprintf(stderr,"read error!\n");

            break;

        }

        if(strcmp(data_recv,"quit")==0)

        {

            printf("Quit command!\n");

            break;                           //Break the while loop.

        }

        printf("read from client : %s\n",data_recv);

	char buffer[BUFFER_LENGTH];

	int count=0;

	bzero(buffer, BUFFER_LENGTH);

	count = CountWordsOfEuropeanTxtFile(data_recv);

	sprintf(buffer,"%d", count);

        send(fd, buffer, sizeof(buffer), 0);

        if(write(fd,data_send,strlen(data_send)) == -1)

        {

            break;

        }

    }

    //Clear

    printf("terminating current client_connection...\n");

    close(fd);            //close a file descriptor.

    pthread_exit(NULL);   //terminate calling thread!

}

int CountWordsOfEuropeanTxtFile(char *szFileName)

{

	int nWords = 0;//词计数变量，初始值为0

	FILE *fp; //文件指针

	char carrBuffer[1024];//每行字符缓冲，每行最多1024个字符

	//打开文件

	if ((fp = fopen(szFileName,  "r")) == NULL)

	{

		return -1;	//文件打开不成功是返回-1

	}

	while (!feof(fp))//如果没有读到文件末尾

	{

		//从文件中读一行

		if (fgets(carrBuffer, sizeof(carrBuffer),fp) != NULL)

			//统计每行词数

			nWords += CountWordsInOneLine(carrBuffer);

	}

	//关闭文件

	fclose(fp);

	return nWords;

}

int CountWordsInOneLine(const char *szLine)

{

	int nWords = 0;

	int i=0;

	for (;i<strlen(szLine);i++)

	{

		if (*(szLine+i)!=' ')

		{

			nWords++;

			while ((*(szLine+i)!=' ')&&(*(szLine+i)!='\0'))

			{

				i++;

			}

		}

	}

			//printf("%d\t",nWords);

	return nWords;

}

thread_client.c

#include<stdlib.h>

#include<sys/socket.h>

#include<sys/types.h>       //pthread_t , pthread_attr_t and so on.

#include<stdio.h>

#include<netinet/in.h>      //structure sockaddr_in

#include<arpa/inet.h>       //Func : htonl; htons; ntohl; ntohs

#include<assert.h>          //Func :assert

#include<string.h>          //Func :memset bzero

#include<unistd.h>          //Func :close,write,read

#define SOCK_PORT 9988

#define BUFFER_LENGTH 1024

int main()

{

    int sockfd;

    int tempfd;

    struct sockaddr_in s_addr_in;

    char data_send[BUFFER_LENGTH];

    char data_recv[BUFFER_LENGTH];

    memset(data_send,0,BUFFER_LENGTH);

    memset(data_recv,0,BUFFER_LENGTH);

    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);       //ipv4,TCP

    if(sockfd == -1)

    {

        fprintf(stderr,"socket error!\n");

        exit(1);

    }

    //before func connect, set the attr of structure sockaddr.

    memset(&s_addr_in,0,sizeof(s_addr_in));

    s_addr_in.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");      //trans char * to in_addr_t

    s_addr_in.sin_family = AF_INET;

    s_addr_in.sin_port = htons(SOCK_PORT);

    tempfd = connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&s_addr_in),sizeof(s_addr_in));

    if(tempfd == -1)

    {

        fprintf(stderr,"Connect error! \n");

        exit(1);

    }

    while(1)

    {

    	printf("Please Input File Name On Server(input \"quit\" to quit):\t");

	scanf("%s", data_send);

	//gets(data_send);

        //scanf("%[^\n]",data_send);         //or you can also use this

        tempfd = write(sockfd,data_send,BUFFER_LENGTH);

        if(tempfd == -1)

        {

            fprintf(stderr,"write error\n");

            exit(0);

        }

        if(strcmp(data_send,"quit") == 0)  //quit,write the quit request and shutdown client

        {

            break;

        }

        else

        {

            tempfd = read(sockfd,data_recv,BUFFER_LENGTH);

            assert(tempfd != -1);

            printf("%s\n",data_recv);

            memset(data_send,0,BUFFER_LENGTH);

            memset(data_recv,0,BUFFER_LENGTH);

        }

	char buffer[BUFFER_LENGTH];

	int length=0;

   	bzero(buffer, BUFFER_LENGTH);

    	length = recv(sockfd, buffer, BUFFER_LENGTH, 0);

    	buffer[length] = '\0';

    	printf("count=%s\n", buffer);

    	bzero(buffer, BUFFER_LENGTH);

    }

    int ret = shutdown(sockfd,SHUT_WR);       //or you can use func close()--<unistd.h> to close the fd

    assert(ret != -1);

    return 0;

}

实验操作

性能比较：多线程一定程度上提高响应速度，在多核的情况下更能充分利用CPU资源
以下为实践内容
代码

并发程序-3

此次试验三因为时间原因，没有进行成功，我们先学习了一些知识。

如何调用进程？

首先man -k thread|grep create查看
找到函数，用man 3 pthread_create命令得到详细信息。

根据这个网址

http://blog.csdn.net/youbang321/article/details/7815707

了解到

功能：创建线程（实际上就是确定调用该线程函数的入口点），在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数。

说明：thread：线程标识符；

          attr：线程属性设置；

          start_routine：线程函数的起始地址；

          arg：传递给start_routine的参数；

          返回值：成功，返回0；出错，返回-1。

感想

本次实验是基于网络编程基础的一次实验，与Windows环境下有很大的不同，并且加了很多其他的功能。实验过程中总体来说还是比较艰难的，因为时间和自己预习不充分的原因，使得部分没有完整做出来。

这个实验充分利用了我们网络编程中的知识，将课堂上讲的东西应用于实践中，使得我们对于客户端与服务器之间的通信有了比较好的认识，也对我们今后的学习有了实践的基础。

秒客网

20155308&20155316 2017-2018-1 《信息安全系统设计基础》实验三

20155308&20155316 2017-2018-1 《信息安全系统设计基础》实验三

并发程序-1

实验过程

实验代码

Server.c

Client.c

实验操作

实验问题及解答

出现的问题

并发程序-2

实验过程

实验代码

thread_server.c

thread_client.c

实验操作

并发程序-3

感想

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