西电网络程序设计大作业

1、 西安电子科技大学 网络程序设计 实 验 报 告 班 级： 1303013 姓 名： 吴连伟 学 号：西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 实验一：1. linux平台上的TCP并发服务 一、实验内容 掌握基本套接字函数使用方法、TCP协议工作原理、并发服务原理和编程方法。实验内容：在linux平台上实现1个TCP并发服务器，至少可以为10个客户端同时提供服务。 （1） 基于TCP套接字编写服务器端程序代码，然后编译和调试； （2） 服务器程序要达到：可以绑定从终端输入的IP地址和端口；可以显示每一个进程的进程号；可以显示当前并发执行的进程数量；可以根据客

2、户机要求的服务时间确定进程的生存时间。 （3） 基于TCP套接字编写客户端程序代码，然后编译和调试； （4） 客户端程序要达到：可以从终端输入服务器的IP地址和端口；可以从终端输入对服务器的服务时间要求。 （5） 联调服务器和客户端，服务器每收到一个连接就新建一个子进程，在子进程中接收客户端的服务时间请求，根据所请求的时间进行延时，然后终止子进程。如：客户端请求服务10s，则服务器的子进程运行10s，然后结束。 （6） 服务器要清除因并发服务而产生的僵尸进程。 二、分析及设计 要实现并发的服务器，也就是要求在同一段时间内，服务器能处理多个不同的客户端的请求，并且要区分出它们各自差别，然后做到区

3、别对待这里只要用各自的进程的fd来区分各自的身份。 不过这里因为水平有限，没有实现各个客户端各自定一个服务时间，服务时间是按照客户端连接到退出的这段时间，也就是要客户端主动退出。 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 三、详细实现 服务器端：负责接收客户端的信息，然后在区分各个客户端的前提下，将信息复述出来。 以下是各种参数的初始定义； 生成服务端进程套接字及初始化； 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 调用bind()和listen()函数来绑定套接字地址和句柄以及坚挺服务请求； select()函数可以设置超时，是长期没有文件描述符就绪时，进程可以跳出阻塞状态；

4、之后的各种情况跳转判断，请看附录的详细代码 客户端： 各种参数以及初始化，因为客户端逻辑功能较少，因此参数的个数也不及服务器端的多； 调用connect()函数，将该套接字和服务器套接字相连接； 从命令行读入信息； 其余代码见附录。 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 四、实验结果 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 实验二：进程间的协调通信 一、实验内容 掌握进程的概念、进程间通信的基本原理、集成间通信的主要类型和各自的特点。实验内容：在linux平台上实现1个父进程、2个子进程，利用管道和共享内存实现两个子进程之间数据快速传送。 （1）创建一个进程，再创建一对管

5、道、一块共享内存（大于64kB）； （2）通过fork（）函数生成2个子进程； （3）调试程序，确定父、子进程之间可以双向通信； （4）调试程序，确定两个子进程之间可以通过父进程中转实现双向通信； （5）调试程序，确定两个子进程都可访问共享内存； （6）实现两个子进程之间无冲突地访问共享内存。传送的数据块不小于32kB，为了能够看到演示效果，读/写每个字节后都延时0.5ms。 二、分析及设计 管道： 管道又可以分为无名管道和命名管道，两者的用途是不一样的。无名管道PIPE：主要用于具有亲缘关系的进程之间的通信，无名管道的通信是单向的，只能由一段到另外一段；无名管道是临时性的，完成通信后将自动消

6、失。一般采用先创建无名管道，再创建子进程，使子进程继承父进程的管道文件描述符，从而实现父子进程间的通信；在非亲缘关系管道之间，如果想利用无名管道进行通信，则需要借助另外的文件描述符传递机制。 有名管道FIFO：有名管道是一个实际存在的特殊文件，利用有名管道可以实现同主机任意进程之间的数据交互。 这里只需要无名管道，它只能在父子进程间传递信息，因此要求在两个子进程之间通信，必须以父进程为媒介，进程1将信息传给父类，然后由父类将信息传给进程2，以此来完成两子进程的一次通信。 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 共享内存： 通常由一个进程创建，其余进程对这块内存区进行读写。得到共享内存

7、有两种方式：映射/dev/mem设备和内存映像文件。前一种方式不给系统带来额外的开销，但在现实中并不常用，因为它控制存取的是实际的物理内存；常用的方式是通过shmXXX函数族来实现共享内存： 如果一个进程通过fork创建了子进程，则子进程继承父进程的共享内存，既而可以直接对共享内存使用，不过子进程可以自身脱离共享内存。 基于共享内存的通信，不需要父进程的帮助，只要将两个子进程与申请的进程块联系起来即可；主要的问题是两个子进程之间访问共享内存的互斥问题，必须等进程1写完内存后，进程2才能读取，顺序不能乱。这里其实又设计到了进程通信的另一种方式信号量，不过这不是重点，因此只采用了最简单的方式，设置

8、一把锁，然后两个子进程循环检查这个标志锁，然后根据锁来决定是否就可以实现这个功能。 以下是共享内存的原理示意图： 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 三、详细实现 管道： 调用pipe()来生成管道： 调用fork()创建一个子进程，并实现数据写入到父进程中： 其余代码略； 共享内存： 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 定义一个结构体： 创建一个共享内存并且将之连接到当前进程的地址空间： 一个进程负责内存写入：(读进程类似) Process_Write()和Process_Read()代码偏长，详见附录； 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 四、实验

9、结果 管道： 共享内存： 其实可以看到进程间运行还是有些问题，You wrote多次出现。这个问题需要跟完善的信号操作来实现完全的按序执行。 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 实验三：Windows平台上的TCP并发服务 一、实验内容 编程内容与实验1相同，操作系统为windows。了解Windows与Linux平台编程环境的差异，掌握Winsock编程接口及编程方法。 二、分析及设计 Berkeley套接字刚开始时4.2BSD Unix操作系统(与1983年发布)的一套应用程序接口，设计之初就是为了实现TCP/IP协议。Berkeley套接字应用程序接口形成了事实上的网络套接

10、字的标准。 而微软当时为了迅速占据市场以及招聘人才，全盘套用了Unix的网络编程实现，其中就包括了Berkeley套接字。不过由于Unix和Windows的内核实现是有差别的，Berkeley套接字在Windows上的运行效率并不高，因此后来Windows推出了Winsock，并且为了预防AT&T申请专利，它被实现为一个与网络协议无关的网络编程接口。 Winsock的实现一般在Berkeley套接字函数上加了前缀WSA用以区分。 这个实验的具体实现其实和实验1没有实质上的区别，差别在于同样的功能要用不同的函数来实现。 这个程序实现的比较简单，服务器和客户端只有一次交换信息。 三、具体实

11、现(具体阐述与linux的异同) 服务器端： windwows下的socket编程函数库： 各个参数及初始化： 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 不同之处： 同样是bind(),listen(): 其余代码略； 客户端： connect()函数： 使用完函数库，需要释放： 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 四、实现结果 心得体会： 网络程序设计这门课是一门非常非常实用的课，可惜开课的时间不太合适，刚开始时，网络方面的知识实在是非常的欠缺，因此现在看来非常基础的socket，在那时是根本无法理解的，而后来随着课程的推进，各种实验上机接踵而来，也无法抽出时间来好好学

12、习网络编程，浪费了很多时间，这让我感到很可惜，错过了学习这门课的最好时候。 不过在这一段时间的补充学习，我还是追回来一点内容，至少不是两眼一蒙，不会啥都不认识了。Winsock的内容继承了Windows编程的一贯特点，艰涩难懂至少对于还没入门的我是这种感觉的。 强烈希望能够网络程序这门课放到大三下学期！ 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 附录： 实验一： 服务器端： #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/time.h> #i

13、nclude <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/select.h> #include <errno.h> #define SERVER_IP "127.0.0.1" #define SERVER_PORT 8000 #define MAX_RECV_LEN 1024 /发送信息的最大长度 #define MAX_CLIENT_NUM 30 /并发数量 #define BACK_LOG 20 /等待队

14、列 static int running = 1; int main(int argc, char *argv) int sock_fd = -1; /套接字文件描述符 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 int ret = -1; struct sockaddr_in serv_addr; /服务器地址 struct sockaddr_in cli_addr; /客户端地址 socklen_t serv_addr_len = 0; socklen_t cli_addr_len = 0; int client_fdMAX_CLIENT_NUM; /客户端队列，用于区分各个客户端，

15、并区分服务 char recv_bufMAX_RECV_LEN; /缓冲区 int new_conn_fd = -1; /新进程的fd int i = 0; int max_fd = -1; int num = -1; struct timeval timeout; fd_set read_set; fd_set write_set; fd_set select_read_set; FD_ZERO(&read_set); FD_ZERO(&write_set); FD_ZERO(&select_read_set); for (i = 0; i < MAX_CLIE

16、NT_NUM; i+) client_fdi = -1; /初始化 memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr); /初始化 memset(&cli_addr, 0, sizeof(cli_addr); 西安电子科技大学网络程序设计实验报告2015年度 sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /生成TCP/IP协议的套接字 if (sock_fd < 0) perror("Fail to socket"); /套接字生成失败 exit(1); serv_addr.sin_family = AF_INET; /TCP/IP协议族 serv_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); /端口号，8000 serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); /格式化(本地)IP地址 unsigned int value = 1; if (setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_REU