2019-2020-1 20175302 20175314 20175316 实验三 并发程序

2019-2020-1 20175302 201752314 20175316 实验三 并发程序

实验三 并发程序-1

实验内容

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。

设计实现

• 命令参数
  -c：统计字节数
  -l：统计行数
  -m：统计字符数。这个标志不能与 -c 标志一块儿使用。
  -w：统计字数。一个字被定义为由空白、跳格或换行字符分隔的字符串
  -L：打印最长行的长度
  -help：显示帮助信息
  --version：显示版本信息
  

• 实现伪代码
  int main() { fd = fopen()//打开文件； fscanf()//对文件的内容以字符串的形式进行读取 if..count++//设置条件，当知足字符串条件时计数； }
  对于wc -w功能与咱们统计单词个数类似，而其实现时：由' '，'\n'，'\t'，'\r'做为分隔符
  统计单词个数时，除上述分隔符，还加入了文本文件中常见的符号：'!'，'"'，'?'，'.'，','，'('，')'，':'，';'，'-'做为分隔符

• 实现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
  

• 实现单词个数统计

#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;
}

• 客户端和服务器的通讯过程
  

• 运行结果
  

实验三 并发程序-2

实验内容

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；
对比单线程版本的性能，并分析缘由。

多线程

• 同步
  直接制约关系
  加入同步机制主要是为了在多线程程序中，若是须要对某个共享资源C进行同步访问，若是系统没有调度到B，A也是没有可能访问C的，必须等B调度到以后，A才可能从新访问。

• 互斥锁
  主要用来保护临界资源
  临界资源，就是有可能多个线程都须要访问的数据地址，也有多是某一段代码，执行这段代码有可能会改变多个线程都须要访问的数据。

• 多线程实现wc服务器时，会出现多个客户端同时像服务器传送文件的状况，须要根据发送的不一样文件名建立新的接收文件，并要确立好调度顺序关系

运行截图

• 对比单线程版本的性能，并分析缘由
• 缘由：全部数据结构的生存期，以及对这些数据结构的access，都用这一根逻辑线程，不须要考虑数据结构的race。把任何耗时的操做都给其余线程（IO线程、定时器线程，DB线程等）作，作完以后向事件队列（多线程安全的队列，其余线程是生产者，逻辑线程是消费者）丢事件。
• 多线程逻辑设计的思路：
  全部数据结构的生存期，以及对这些数据结构的access，不必定在一根线程。
  须要考虑数据结构的race。
  网络事件、定时器事件唤醒工做线程（通常经过iocp或者epoll来唤醒）执行全部工做，通常不须要交换到其余线程。很显然，单线程逻辑多了一层事件队列交换，会增长延迟，以及全部的逻辑都在一根线程上跑，逻辑被阻塞也会带来延迟。其实吞吐量对于rpc来讲，是个宏观的概念，尽量快地消费网络消息就会提高吞吐量。
  对于高并发的程序，是没法忍受单线程逻辑。

实验三 并发程序-3

实验内容

• 交叉编译多线程版本服务器并部署到实验箱中；

• PC机做客户端测试wc服务器。

  实验步骤

  1.将实验箱与电脑相连，参照[实验一 开发环境的熟悉]的步骤操做，确保目标机（超级终端）和宿主机（虚拟机Ubuntu）能相互ping通（实验箱IP为192.168.0.232，Ubantu的IP为192.168.0.230）。
  
  2.修改客户端IP段代码。
  3.用交叉编译器arm-none-linux-gnuenbi-gcc编译server.c
  
  4.参照[实验一 开发环境的熟悉]，挂载共享目录，经过NFS把宿主机中的程序运行目录映射到目标机中。
  5.在超级终端运行服务器armserve，在Ubantu运行客户端。
  

实验中遇到的问题和解决方案

• 问题一：编译SM2的C文件时出现找不到库的问题。
• 解决方案：输入两条命令重装

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

• 问题二：LED与UART代码编译不经过
• 解决方案：将实验箱接入电源，链接实验箱与电脑，打开Z32下载调试工具软件资料\Z32下载调试工具\NZDownloadTool.exe,打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32便可被电脑识别，显示1设备已链接后，点击浏览，选择\实验 1-LED 闪烁\bin\Z32HUA.bin，点击下载，绿色进度条加载完成后，程序下载成功

实验心得与体会

• 本次实验利用uVision4破解MDK，经过串口助手实现试验箱Z32和电脑之间的数据传输和通讯，学会了如何下载程序到试验箱和我国的密算法标准SM1,SM2,SM3,SM4，实验较为简单，但须要调试软件，须要耐心。

• SM1：对应密码学分组密码算法，普遍应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政 务通、警务通等重要领域）。

• SM2：对应密码学公钥密码算法RSA，用于加解密及数字签名。

• SM3：对应密码学摘要算法MD5，适用于商用密码应用中的数字签名和验证。

• SM4：对应密码学分组密码算法DES，用于无限局域网产品使用。

参考资料

• 《深刻理解计算机系统V2》学习指导
• 信息安全系统实验箱指导书