基于TCP的多線程聊天室實現(xiàn)【實用文檔】doc

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基于TCP的多線程聊天室實現(xiàn)【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載Ｌiｎux網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)基于TCP的多線程聊天室設(shè)計基于TCP的多線程聊天室設(shè)計姓名：李元池,宋權(quán)學號:班級：14軟工云計算４班一:設(shè)計思想：創(chuàng)建通信套接字，進行對于客戶端的監(jiān)聽，定義的有一個全局變量ｉｎtusｅr＿fｄ［ＭＡX_UＳER]；用來保存已經(jīng)連接的用戶的通信套接字;用戶選擇群聊的時候服務(wù)器會把接收到的信息發(fā)送給除了發(fā)送此消息的其他所有客戶端，用戶選擇私聊則通過服務(wù)器端定義的結(jié)構(gòu)體sｔrｕctuseｒ_mess{charmeｓsagｅ［１00］；ｃhaｒnamｅ[２0］;inｔk；}Useｒ[１0]；中的k；來判斷次編號對應(yīng)的客戶套接字,把此消息發(fā)送給指定的客戶端！利用shocｋｅt套接字進行對于信息的傳遞，同時shｏcket套接字也是一種對于信息識別的判斷依據(jù),根據(jù)套接字可以找到接受的信息的意圖,并且進行處理相應(yīng)的信息，而且服務(wù)器還可以通過對于ｓhoｃket的識別，然后判斷哪個客戶發(fā)送的信息，然后進行轉(zhuǎn)發(fā)個其他客戶端，進而實現(xiàn)客戶與客戶之間的通信。服務(wù)器相當于一個對于客戶端發(fā)送的信息進行轉(zhuǎn)發(fā)的平臺,當客戶端的信息發(fā)送過來后，服務(wù)器會自動通過套接字將信息在全部轉(zhuǎn)發(fā)給其他的客戶,實現(xiàn)客戶端之間的通信二：流程圖服務(wù)器(sever.c)客戶端服務(wù)器(sever.c)客戶端(client.c)客戶端發(fā)過來其它數(shù)字如1,2,3,….則服務(wù)器會根據(jù)儲存在user_fd[],數(shù)組的下標找到對應(yīng)的客戶端套接字，并把私聊消息正確的發(fā)送給該客戶端！接收私聊消息請求客戶端發(fā)送過來-1，則把該消息發(fā)送給其他所有在線客戶端發(fā)送選項為-1進入公聊連接成功后創(chuàng)建兩個線程th1，th2用于發(fā)送和接收服務(wù)器的信息客戶端在服務(wù)器監(jiān)聽的時候發(fā)送連接請求！acceptYN客戶連接在服務(wù)器先開啟監(jiān)聽服務(wù)，等待客戶端連接后再運行客戶端代碼……命令行參數(shù)：IP+端口號+昵稱開啟監(jiān)聽listen……客戶端發(fā)過來其它數(shù)字如1,2,3,….則服務(wù)器會根據(jù)儲存在user_fd[],數(shù)組的下標找到對應(yīng)的客戶端套接字，并把私聊消息正確的發(fā)送給該客戶端！接收私聊消息請求客戶端發(fā)送過來-1，則把該消息發(fā)送給其他所有在線客戶端發(fā)送選項為-1進入公聊連接成功后創(chuàng)建兩個線程th1，th2用于發(fā)送和接收服務(wù)器的信息客戶端在服務(wù)器監(jiān)聽的時候發(fā)送連接請求！acceptYN客戶連接在服務(wù)器先開啟監(jiān)聽服務(wù)，等待客戶端連接后再運行客戶端代碼……命令行參數(shù)：IP+端口號+昵稱開啟監(jiān)聽listen……輸出錯誤信息連接成功后創(chuàng)建兩個線程th1，th2用于發(fā)送和接收服務(wù)器的信息連接成功后創(chuàng)建一個線程，處理該用戶發(fā)送過來的消息和選項輸出錯誤信息連接成功后創(chuàng)建兩個線程th1，th2用于發(fā)送和接收服務(wù)器的信息連接成功后創(chuàng)建一個線程，處理該用戶發(fā)送過來的消息和選項發(fā)送其它數(shù)字則把消息私聊發(fā)送給該客戶端發(fā)送其它數(shù)字則把消息私聊發(fā)送給該客戶端三:分工合作李元池負責服務(wù)器端的編寫,宋權(quán)負責客戶端的編寫，在寫的過程中商量好用于收發(fā)消息的結(jié)構(gòu)體保持一致。四:運行步驟及注意事項:在服務(wù)器開啟監(jiān)聽服務(wù)之后，啟用客戶端段進行連接,服務(wù)器程序編譯:ｇcc２_seveｒ.c–oｓｅｖer–ｌpthread?? 運行：．/s客戶端程序編譯：gｃc1_client.c–oclieｎt–ｌpthread? ?運行:./ｃ+服務(wù)器的IP+端口號＋你的昵稱目前代碼存在的問題有:用戶昵稱重復(fù)處理;異常退出處理;五：運行截圖?開啟一個服務(wù)器和三個客戶端昵稱分別為：李元池，更淵博，許陽,1：（群聊)李元池發(fā)送一個"Hellｏ!eveｒybodｙ！”的消息：２：私聊：李元池給客戶端2更淵博發(fā)送消息:3：許陽給客戶端1，李元池發(fā)送消息:(????）??嗨boby!六：個人心得總結(jié)這兩個星期的課余時間主要和宋權(quán)一起寫了Linuｘ網(wǎng)絡(luò)編程的大作業(yè),當然學習的時候遇到了許多問題,比如：實踐做聊天室的時候問題百出,剛開始的時候不知道怎么實現(xiàn)多個客戶端通信，而通過測試發(fā)現(xiàn)每次客戶端連接時的套接字不一樣，都是從開始隨著客戶端連接的增多而遞增的,所以我把每次連接時的套接字都存到了數(shù)組里，接著問題是客戶端連接的時候要嗎不能做到同步發(fā)送,要嗎有的客戶端收不到信息,又或者是服務(wù)器多轉(zhuǎn)發(fā)幾次,通過上網(wǎng)搜索和交流發(fā)現(xiàn)是沒有實現(xiàn)并發(fā),而實現(xiàn)并發(fā)的方式有ｉ／o多線路,多進程和多線程,而我用的是多線程實現(xiàn)的并發(fā)的。這些問題解決后，群聊實現(xiàn)了;那么，私聊呢，該如何實現(xiàn),在客戶端建立一個結(jié)構(gòu)體用于向服務(wù)器發(fā)送和接受消息，而在服務(wù)器里面這有一個結(jié)構(gòu)體數(shù)組保存鏈接在線的客戶端消息，還有一個套接字描述符的數(shù)組用于保存客戶端的套接字，服務(wù)器在接收到客戶端發(fā)過來的消息時會判斷客戶的發(fā)送選項，根據(jù)選項來找到對應(yīng)下標的客戶端套接字并把消息發(fā)送給該客戶端.通過此次雖然學到了不少,但是自身問題缺點也暴露了很多，最主要的是學到了提高如何處理問題的能力,遇到問題時該如何查找問題產(chǎn)生的原因，該如何解決問題，解決問題時的思路思想;自身問題就是還是自己思路比較狹窄，學東西比較慢，感覺學過之后就忘了?？偟膩碚f通過這兩個星期的學習學的東西還挺多的。七：附錄客戶端代碼!//Clienｔ.cpｐ＃include〈ｓtdio.h〉#ｉnclude〈netinet/in.h>#incluｄe<ｓys／soｃket。h>#include<sys/typｅs。h>#inｃｌudｅ〈string。h>#iｎclude<stｄliｂ.ｈ＞＃include<neｔdｂ．ｈ＞#inｃlude〈unistd．ｈ〉＃ｉnclｕde＜ｓｉｇnal.h＞＃incｌｕdｅ＜time.h>＃includｅ＜errno．h>＃defｉｎeMAＸ＿ＳIＺE1００void*ｓenｄ_fun（vｏｉd＊arg）;voiｄ＊rｅcv＿fｕn（voｉd＊aｒｇ)；ｖoiditoａ(intｉ,char＊strｉｎg)｛intpower,ｊ；j＝i；for(power＝１;ｊ〉=１0;j／＝1０)power*=10；for（;pｏwｅr>０；pｏｗer/=1０)｛＊sｔriｎg++=’０’+i/poweｒ；i%=pｏwｅｒ；｝＊strinｇ='\0＇；}ｖoidshow_ｓｙsｔeｍ_tｉmｅ()?／／得到當前系統(tǒng)時間｛ｔｉｍe＿ttｉmｅp;strｕcｔtm＊p_cｕｒtime;chａr＊ｔiｍe＿tmp;ｔimｅ_ｔｍp=（chａr*)mａlloc（２）;meｍset（tｉme＿tmｐ，0，2）；tｉmｅ（＆timｅｐ)；ｐ_cuｒｔime=ｌocaltimｅ(＆tiｍep);ｐｒintｆ("（%ｄ:％d:％ｄ)＼n＂,ｐ_curtime-〉tm_hoｕr,p_cuｒtime－>tm_ｍｉn，p_curtiｍe—＞ｔm＿sｅc）;｝sｔructusｅr_messageｕm；stｒuctuｓｅr＿messａｇe{ cｈarｍｅｓｓａge［100］； ｃharnａmｅ［20］； ｉntl；//用戶標識｝;ｖoidｍenｕ(） ｛?? printf(”\t在輸入消息后回車,＼n"）； ?prｉntf（”\t然后再輸入用戶客戶端的編號，進入私聊發(fā)送給對應(yīng)用戶\n”)；??priｎtf(”\ｔ當輸入—1的時候為,為群聊!\n"）；? printf（"\t輸入消息為quiｔ的時候退出該聊天室\n”);?}intmａin(iｎtaｒｇc,char＊ａrｇv[]）{strucｔsockａdｄr_incｌieｎtaｄdr;//定義地址結(jié)構(gòu)pid_tｐid；intn,clieｎｔfd;//定義客戶端套接字ｓtrｕcｔhｏstent＊hoｓt；chａr*buf,＊buf_ｒ；ｉｆ（argｃ<3){printf（”uｓａｇe:\n”）;ｐrｉntf(＂％shoｓtportname\ｎ",argv［1])；exiｔ（1)；}prｉntf（”%s＼n”,arｇv［３]); stｒcpy(,ａrgv［３］);ｈost＝ｇethosｔbynamｅ（arｇv［1］)；/／服務(wù)器IＰｃliｅｎtaddr.siｎ＿famｉly=AF＿INＥT;clｉeｎtadｄｒ.sｉｎ_port=htｏns（(uiｎｔ1６_t)atoi(argv［２］）);cｌientａｄdｒ。sin＿adｄr=*（（ｓtrｕｃtin＿ａddr*）ｈost－>h_addr）；ｂzｅro（＆(clientａｄdr.sin_zeｒo），0）;if（(cｌｉeｎtfｄ=socket（ＡF＿INEＴ，SＯCK_ＳTRＥAＭ,０）)==—1)/／綁定客戶端套接字｛ｐerror（”soｃkｅt＼n"）;exit(1);}ｉｆ（ｃonｎeｃt(cliｅｎtfd，（ｓtructｓockaddｒ＊)＆ｃlienｔaddr,ｓizｅof（structsoｃkaddr）)==—１)／/連接服務(wù)端{ｐeｒror（＂connect＼n”）；exit(1）；｝ｅlsｅmeｎu（);?ｐｔｈreａd_ttｈ1，ｔｈ2；?iｆ（pthreaｄ_crｅａt(yī)ｅ(&th1，NUＬL，send_fun，(ｖoｉd*）＆ｃlｉentfd)）?｛? perror（”creatｅthrｅadfａil")； exit(1); ｝ if（pthreaｄ_creatｅ（＆ｔｈ2,NULL，recv_ｆun,(vｏid*）＆cｌｉｅntfd）)?｛ perroｒ("cｒｅatethreadfail”）； exit（１）； ｝ pｔhrｅad＿ｊoｉn（ｔh1，NＵLL）;?ptｈreaｄ_join（th2,NULL）；?as：rｅtuｒn0;}vｏid＊send_ｆｕｎ(vｏiｄ*arg)｛ ｉntsｆd=＊（（int＊）arg）； whiｌe(１) ｛? printf("輸入要發(fā)送的信息：")；??bzeｒｏ（ｕｍ．meｓsagｅ，100)；? scanｆ（"%ｓ"，um.message); ?prｉntf(”發(fā)送選項（－1—＞群聊）:”)； ｓcanf（"％d＂,＆ｕm。ｌ）；??iｆ（um．l!=—1)? strcａt(yī)（um.messagｅ,”（私密消息)”)； ?intｎ=sｅnｄ（sｆd，(cｈar*）&uｍ，sizeｏf(uｍ），0);??ｉf（n!=siｚｅof（ｕｍ））??｛ prｉntｆ（＂ｓeｎdfail!\n"）; ｝ ｝｝vｏｉd＊recv_fuｎ(voｉd*aｒg）{ iｎtsfd=*(（iｎt*）aｒg）； //charrecｖ_mｅssage［1０0］; struｃtusｅr_messagｅmy；?wｈile（1） ｛? ｉntn=recv（ｓfd，(char＊）＆my,sizｅof(my），0);? iｆ（n==－1) ｛ pｒｉntｆ(”recvｆａｉl!\ｎ")； ?eｘit（1）；? ｝ //get_ｓystｅm_timｅ(time_stｒ）; printf（”\n收到來自%ｓ的消息：％s",my。nａｍe,my。mesｓaｇｅ）;? shoｗ_ｓｙsｔｅm_ｔime（);?｝}服務(wù)器端代碼!//Ｓeveｒ。c#incluｄe<ｓtdio．h〉＃iｎcludｅ〈ｃｔype。h〉#iｎclude<ｓys／socｋet.h>＃iｎclude〈arpa/inｅt.h＞＃ｉncｌuｄe<stｒｉngs.h>＃ｉncluｄe〈ｓtｒｉｎg.h＞#inｃlude＜ｓｔdlib.h>#include<pｔhread．h〉＃include〈time．h＞＃deｆｉneＭAＸ_LIＮE100#dｅｆｉneＭAX_USER1０intuseｒ_ｆｄ[MAX＿ＵSＥＲ］;structusｅr_meｓs{ ｃhaｒmｅssage［10０］； cｈａrｎame［２0］；?iｎtk；｝;vｏｉdｓｈow_sysｔeｍ_tｉme（)?//得到當前系統(tǒng)時間｛ｔiｍe_ttimｅｐ;ｓtｒuctｔｍ*p＿cuｒtiｍｅ；ｃhar＊ｔiｍe_tmp；timｅ＿ｔmp＝(cｈar＊）mallｏc（2);memset(time＿ｔmｐ，0，２);time（＆timep）;p_curtimｅ=localtime（＆tｉmｅp）;prinｔf（”（%d：％d：％d)\n”,p_curtime-〉tm＿ｈour,ｐ_curｔｉｍe—>ｔm_mｉn,ｐ＿cｕｒtiｍｅ—>tm_sｅc）；}vｏｉd*reｃv_fｕn(vｏiｄ＊arg)｛ inｔfd=＊(（ｉnt＊)ａrg)； struｃｔuｓeｒ＿ｍｅsｓｕｍ；?intｋ; while(1) {? ｉｎtn＝rｅcv(fd,(char*）&ｕm，sｉｚeof（ｕｍ），０）；? iｎti;? if（n==－1)??｛?? prinｔf（＂recｖfａil!＼n”)； ? eｘｉt（1）； ?｝ foｒ（i＝0；ｉ〈MAＸ_UＳＥR;i+＋）? ｛?? iｆ(fd==usｅｒ_fd［i］）???breaｋ；? ｝??ｐrintf（＂接收來自客戶端％d，％s的消息：%s",i，，um.message);? shｏw_ｓysｔｅm_timｅ();? printf（＂\ｎ＂）； ?ｉf（um。k==-1） ｛???for（i=0；ｉ〈MＡX＿ＵSEＲ；i++） {? if（（ｕｓeｒ_fd[i］！=fd）&＆(user＿fd［ｉ]!=-1)） send（uｓeｒ_fd［ｉ］,（chａr*）＆um，sizeof(um）,0)； ??｝ ?｝? else? ｛?? ｓeｎd(uｓeｒ_ｆd[um．ｋ］，(chａr＊)＆um，ｓizeof(ｕｍ)，0）；??｝?}｝inｔmain(）{?ｓtrｕcｔsoｃｋaddr_insｉｎ; sｔrｕctsockaｄdｒ_iｎｃｉｎ;?intl_fd； ｓｏcklen_ｔlen;?cｈaｒbuｆ[MAX_LINE］；//緩存區(qū)?cｈａｒaddr＿p［16]；//存儲客戶端IP?unｓｉgneｄｓhoｒtiｎtｐorｔ=388９； inｔｎ;?bｚｅrｏ(＆sin，sizeoｆ（sin）);?ｓｉｎ。sin＿ｆamily=ＡＦ_INET； sin．siｎ＿aｄdr．s_addr＝INAＤDR＿ＡＮY; sｉｎ．ｓiｎ_port＝htoｎs(port）; ｉf（（l_fｄ=socket（AF_INEＴ，SOＣK_ＳTＲＥAM，0）)==－1） ｛ ?pｅrror(＂fａiltoｃreatｅsockｅt"）；? exｉt（1)； ｝?if(binｄ(ｌ＿fｄ，(stｒuctsockaddr＊）&sｉn，ｓizeof（sin))==-1) ｛??perｒｏr（＂faｉltoｂｉnd＂）;??eｘｉｔ（1）;?}?if(listｅｎ(l_fd，1０）==—1） {? pｅrrｏr（＂fａiltolｉsｔen")； ?exit（１）； } iｎti; ｆｏr（i=0;i＜MAX_USER;ｉ+＋）? usｅr_fd［i]=-１; ｐｒintf（＂等待客戶端連接。.。.。.\ｎ"）; ｐthread_tth１； ｗhilｅ(1) ｛ i＝１；? for(i＝1；i<MＡX_ＵSER;i++) ｛ ｉｆ(uｓer_fd[i］=＝-1）? ｛? ?brｅak；? ?｝ ?｝? if（（usｅｒ_ｆd［i］=accｅpt（l＿ｆd,(stｒucｔsocｋaddｒ*）＆cin,＆ｌen）)==－1）? { ?perror（＂faｉltoacceｐｔ”);?? eｘit（１）； ?｝ else? ?pｒintf("新消息：客戶端％d已連接．。。。..\n",i）; ?pthrｅad_create（＆th1，NULL,recv_ｆｕｎ，(void*）＆uｓer_fd［i］）；?｝ reｔｕrn0；?｝ 開放性實驗報告題目:基于AＲＭ的多線程應(yīng)用程序設(shè)計院系名稱：電氣工程學院專業(yè)班級:自動13０2學生姓名：張鵬濤學號:20132302０219指導(dǎo)教師:張曉東成績：成績：指導(dǎo)老師簽名：目錄TOC\ｏ＂1-3”\h\uHYPERLINＫ\l_Toc２３3581系統(tǒng)概述與設(shè)計要求ＰＡGEREF_Ｔoc2３3５81ＨYPEＲLINＫ\l_Toc4６6７1．1系統(tǒng)概述PＡGEＲEF_Toc４6６71HYPEＲLINK\l_Tｏc121361．２設(shè)計要求PAＧEREF＿Toc１2１3６２２8６422方案論證PAGEREＦ_Tｏc２86422２。1實現(xiàn)方法ＰAGＥREF_Tｏc２８4922.2線程優(yōu)勢PＡGEREＦ_Tｏc300312ＨYPERLＩNK\l_Ｔoｃ197５9３硬件設(shè)計PＡGＥRＥF_Tｏc197593HYPＥRLＩNK\l_Tｏc２55３93.1樹莓派接口驅(qū)動LED電路設(shè)計９３4軟件設(shè)計PAGＥREF_Toc2４８6２4HYＰERLIＮK\l＿Tｏc479５4。1驅(qū)動三色LED燈PＡGERＥＦ_Ｔｏｃ4７9５4HYPERLINK\l_Ｔoｃ312464．１．1驅(qū)動實現(xiàn)方法PAＧEＲEF_Toc3124６44。１.２wirｉngPi庫安裝和軟件編程PAＧＥREF_Ｔoｃ9２204４．２服務(wù)器和客戶端PAGEＲEＦ_Ｔoｃ1868７５4．2。１服務(wù)器設(shè)計方法ＰAGEＲＥF_Toc２69845HYPＥRLINK\l_Tｏc12８844.2.2客戶端設(shè)計方法ＰAGEREＦ＿Tｏc1２８８４５HYＰERLINK\l＿Toｃ４233５系統(tǒng)調(diào)試PAGＥＲEF_Tｏc42336HＹPＥRLINK\l_Tｏc25772設(shè)計心得PAGEREF_Tｏｃ257726HＹＰERLINK\l_Toc382７參考文獻ＰＡGERＥＦ＿Ｔｏｃ３8２７7ＨYPERLINK\l_Toc829附錄1(ＬED驅(qū)動程序）８298HＹＰＥRLＩＮK\l＿Tｏc2238３附錄２（服務(wù)器程序）ＰAGEREF＿Ｔoc2２38310附錄3（客戶端程序代碼)PＡGＥREF_Tｏc2671３１61系統(tǒng)概述與設(shè)計要求1．1系統(tǒng)概述本系統(tǒng)設(shè)計是基于樹莓派開發(fā)板上實現(xiàn)的，樹莓派由注冊于英國的慈善組織“RaspbeｒrｙＰi基金會"開發(fā),Ebｅn·Upｔon/?！ざ蚱疹D為項目帶頭人。２012年3月,英國劍橋大學埃本·阿普頓(EｂｅnEpton)正式發(fā)售世界上最小的臺式機，又稱卡片式電腦,外形只有信用卡大小,卻具有電腦的所有基本功能，這就是RaspbｅrryＰi電腦板,中文譯名＂樹莓派＂.它是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD／MicｒoSD卡為內(nèi)存硬盤，卡片主板周圍有1/２/4個USB接口和一個1０/100以太網(wǎng)接口（A型沒有網(wǎng)口），可連接鍵盤、鼠標和網(wǎng)線，同時擁有視頻模擬信號的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口,以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上,具備所有PC的基本功能。而樹莓派2具有9０0MＨz內(nèi)核頻率，4核ＡＲMCortｅx—A7，1GＢ內(nèi)存,帶ＭicroＳD卡插槽（支持通過它啟動Linuｘ操作系統(tǒng)，如Feｄoｒa）,40PIN接口（可以增加驅(qū)動外設(shè))。本系統(tǒng)設(shè)計正式在樹莓派2環(huán)境下開發(fā)實現(xiàn)多線程設(shè)計，設(shè)計的主要功能就是兩個客戶端通過服務(wù)器互相收發(fā)信息。１．2設(shè)計要求要求多個客戶端能夠同時連接服務(wù)器，而服務(wù)器需要創(chuàng)建線程來管理這多個客戶端，并且能夠把一個客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)進行解析，發(fā)給另一個客戶端，實現(xiàn)兩個甚至多個客戶端互相收發(fā)信息。能夠通過驅(qū)動三色燈來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行的狀態(tài)，紅色說明有錯誤發(fā)生，綠色說明正在正常運行,藍色說明有用戶連接,綠色說明有客戶端互相收發(fā)信息。2方案論證2.1實現(xiàn)方法要實現(xiàn)服務(wù)器同時管理兩個甚至多個客戶端，就必須引入進程或線程。2．2線程優(yōu)勢一是和進程相比,它是一種非?！惫?jié)儉"的多任務(wù)操作方式。進程是系統(tǒng)中程序執(zhí)行和資源分配的基本單位。我們知道，在Lｉnux系統(tǒng)下，啟動一個新的進程必須分配給它獨立的地址空間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段,這就導(dǎo)致了進程在進行切換等操作起到了現(xiàn)場保護作用,這是一種"昂貴＂的多任務(wù)工作方式。但是為了進一步減少處理機的空轉(zhuǎn)時間支持多處理器和減少上下文切換開銷,進程演化中出現(xiàn)了另外一個概念,這就是線程,也被人稱為輕量級的進程。它是一個進程內(nèi)的基本調(diào)度單位。線程是在共享的內(nèi)存空間中并發(fā)的多道執(zhí)行路徑,它們共享一個進程的資源，比如文件描述符和信號處理等。因此,大大減少了上下文切換的開銷。二是線程間方便的通信機制。對不同進程來說，它們具有獨立的數(shù)據(jù)空間，要進行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。線程則不然，由于同一進程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間,所以一個線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當然，數(shù)據(jù)的共享也帶來其他一些問題，有的變量不能同時被兩個線程所修改，有的子程序中聲明為static的數(shù)據(jù)更有可能給多線程程序帶來災(zāi)難性的打擊,這些正是編寫多線程程序時最需要注意的地方.3硬件設(shè)計3．1樹莓派接口驅(qū)動LEＤ電路設(shè)計圖3．1從圖３.1可以知道，要想讓三色燈的紅色亮起來，首先控制樹莓派GPIO．27引腳輸出低電平，同理可以控制GＰIO.28、GPIO29引腳電瓶來控制綠、藍LED的啟動和關(guān)閉。樹莓派開發(fā)板上的相關(guān)引腳如圖３.２。圖3.24軟件設(shè)計4．1驅(qū)動三色ＬED燈4.１．1驅(qū)動實現(xiàn)方法控制引腳電瓶的高低就能實現(xiàn)控制ＬＥD燈的變化，實際上三色ＬＥD可以顯示無數(shù)種顏色，要想超過三種顏色的顯示實現(xiàn)，就必須引入PＷM.ＰWM是模擬脈寬調(diào)制來控制輸出引腳的實際輸出電瓶大小，此系統(tǒng)可以控制引腳從0～3．3V變化來顯示不同的顏色.wiringPi適合那些具有C語言基礎(chǔ)，在接觸樹莓派之前已經(jīng)接觸過單片機或者嵌入式開發(fā)的人群。ｗirｉngPi的ＡＰI函數(shù)和ardｕino非常相似,這也使得它廣受歡迎。作者給出了大量的說明和示例代碼，這些示例代碼也包括ＵＡRT設(shè)備,Ｉ２Ｃ設(shè)備和SPI設(shè)備等。4.1。2ｗiringPi庫安裝和軟件編程首先需要在樹莓派上安裝wiringPi庫，我們選擇直接在網(wǎng)上下載安裝源碼，輸入命令:cd～進入根目錄下，輸入命令：gitclｏnegｉｔ://ｇit.droｇ/wirｉngPi從網(wǎng)上下載源碼包,輸入命令cdｗiriｎgPｉ進入安裝包目錄下，依次輸入命令:ｃｏnfiguremakｅmakeiｎstall來配置、編譯和安裝,最后輸入命令ｓudｏ./ｂｕｉld來執(zhí)行編譯之后生成的可執(zhí)行文件，完成安裝。最后輸入命令：gpiorｅadaｌl會出來引腳圖來確定已經(jīng)安裝成功。接下來就需要運用庫的軟件編程來驅(qū)動lｅd燈啦,在寫C文件時首先要加入庫的頭文件：#ｉｎcｌude<ｗiｒingPｉ。h>和C語言必要的頭文件:#inｃlude〈stｄiｏ.h＞，然后還需要加入實現(xiàn)軟件PWM的頭文件：#incluｄe<softPｗm。h〉。接下來我們就需要運用庫的API函數(shù)wiringＰiSetup（）初始化ｗiｒｉｎｇPi，若初始化失敗會返回—１；然后運用庫的AＰＩ函數(shù)sofｔPwmCｒeate（)創(chuàng)建軟件PWＭ，此函數(shù)有3個輸入?yún)?shù),分別是控制引腳號，ＰWＭ最小值,PWM最大值;運用庫的ＡPＩ函數(shù)sofｔPwmWritｅ（）寫ＰＷM的值，此函數(shù)有２個輸入?yún)?shù)，分別是控制那個引腳號,寫入的PＷM的值，此值需要在最小最大值之間。完整代碼如附錄1。4.2服務(wù)器和客戶端４.2.１服務(wù)器設(shè)計方法為了方便起見,我們把服務(wù)器和客戶端都定義在本地ＩＰ上進行測試，服務(wù)器端的話，首先我們需要把主函數(shù)傳入的端口號記錄下來,并且利用C語言標準函數(shù)ａt(yī)ｏｉ轉(zhuǎn)換成整型值.接著我們定義兩個整型數(shù)組來存放兩個客戶端的套接字，然后我們根據(jù)端口去創(chuàng)建服務(wù)器，創(chuàng)建服務(wù)器需要幾個函數(shù)來實現(xiàn)，第一個就是sｏｃket()函數(shù)來創(chuàng)建一個服務(wù)器的套接字,此函數(shù)有3個輸入?yún)?shù),我們選擇ｉpv4協(xié)議族,流式Sockeｔ,TCP協(xié)議類型。然后根據(jù)端口號和本地IP配置服務(wù)器，之后就是調(diào)用綁定bind(），監(jiān)聽ｌisten（)函數(shù)來完成服務(wù)器的創(chuàng)建.之后就是根據(jù)創(chuàng)建的套接字來進行循環(huán)，如果有客戶端連接,就保存客戶端套接字創(chuàng)建一個線程去處理，此處我們以兩個客戶端為例來進行操作。若是套接字編號0發(fā)來消息，我們就轉(zhuǎn)發(fā)給套接字編號1，若是超過2個的客戶端連接進來我們直接關(guān)閉創(chuàng)建的線程就行,之后要是有客戶端掉線,就把線程和客戶端一塊銷毀。具體代碼實現(xiàn)見附錄24。2。2客戶端設(shè)計方法首先我們封裝三個函數(shù),分別是連接、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù),開始就調(diào)用連接函數(shù)，在連接函數(shù)里我們創(chuàng)建客戶端并通過輸入的服務(wù)器ｉp和端口去連接服務(wù)器，然后我們創(chuàng)建兩個線程分別是讀和寫，在讀函數(shù)里我們不間斷讀鍵盤數(shù)據(jù)并發(fā)送給服務(wù)器,在寫函數(shù)里不間斷的讀服務(wù)器發(fā)來的數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上.具體代碼實現(xiàn)見附錄3。5系統(tǒng)調(diào)試此系統(tǒng)的調(diào)試，我們選擇Liｎux虛擬機模擬調(diào)試,首先運行服務(wù)器和兩個客戶端，然后客戶端連接服務(wù)器，之后兩個客戶端互相收發(fā)數(shù)據(jù).為了方便起見，我在PC機上運行和仿真,首先安裝虛擬機ＶMｗare8。0，然后安裝VMwareTools，虛擬機的工具是為了共享電腦上的文件,這樣可以在電腦上編寫代碼，在虛擬機上編譯運行。編譯服務(wù)器的代碼,輸入命令gcｃserveｒ.c—oserveｒ.exe-lpthread，回車之后會生成ｓerｖeｒ.exe可執(zhí)行文件，之后我們運行服務(wù)器，輸入命令．/serveｒ.exe67８９，運行服務(wù)器，其中6789為輸入的端口號。之后編譯客戶端代碼，輸入命令gｃｃcｌｉｅｎｔ。c-oclient。exe—ｌpｔｈrｅａd，回車之后會生成clienｔ.exe可執(zhí)行文件，我們事先查看虛擬機ｉp，輸入命令ｉfcｏnfｉg回車就能看到虛擬機本機ｉp,為我們客戶端連接服務(wù)器所用。之后我們運行客戶端一,輸入命令。/clieｎt.ｅｘｅ192.16８。2０。１096789，回車，然后用同樣的命令運行客戶端二,之后我們在一個客戶端輸入信息回車,在另一個客戶端就能接收到,具體運行結(jié)果如圖5.1，5。2,５.3。圖5。1圖5.2圖5.3設(shè)計心得此次開發(fā)性試驗設(shè)計讓我收獲甚多.一是要有一個積極的心態(tài),獨立解決問題的意識，培養(yǎng)扎實基礎(chǔ)的認識。不要什么東西都感覺跟簡單(很多東西可能是看似簡單)就不去做了或者不屑一做，以至于性網(wǎng)上搜搜就可以了，這樣很不好。有自己的東西有自己的付出才會有程序運行成功時的喜悅和小自豪，這樣也有助于培養(yǎng)自己的興趣.要時刻牢記態(tài)度決定一切。其次是興趣，感覺學習工作中興趣很關(guān)鍵，只是一個引發(fā)人積極性的問題，有了興趣就自覺了,效率自然就高了。再次要敢于嘗試和挑戰(zhàn)。不要安于現(xiàn)成的程序,而且不要害怕失敗,在程序調(diào)試的過程中這點尤為重要，“發(fā)現(xiàn)出問題然后解決問題”是一個積累經(jīng)驗的過程，而且很高效。最后要不懈追求。對于源代碼進行不斷的完善,要盡可能的實現(xiàn)課題所要求的功能.對于初學者或者開發(fā)較少的人來說,大量大寫程序還是有必要的,但同時要注意思考,理解其實現(xiàn)的內(nèi)在意義。還可以自己添加一些有意義的功能來實現(xiàn)。當看到自己編寫的程序正常運行時，興趣也會隨之而來，樂此不疲，形成一個良性循環(huán).

短短一周的開放性ARM多線程設(shè)計很快結(jié)束了,我發(fā)現(xiàn)我對嵌入式這個方向、對嵌入式技術(shù)、對Ｌiｎｕx都有了新的認識。通過這次的編程，我了解到，要真真正正的掌握計算機程序還不是一件簡單容易的事兒,但真正掌握后，它帶給我們的將是無窮的便捷與科技，我喜歡高端便捷的生活。我希望我能做計算機這個萬能機器人的主人而不是奴隸，我會努力加油的！參考文獻［1］徐千洋．Ｌinux

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［７]Alｅssandro

Rubinｉ,Ｊonａt(yī)han

Corbｅｔ．Ｌｉnux設(shè)備驅(qū)動程序［M］．中國電力出版社.2０02附錄1（ＬEＤ驅(qū)動程序）＃incｌude＜wiringPi.h＞#inclｕde〈softＰｗｍ.h＞＃incｌｕdｅ〈ｓtdio.h＞#defineuｃhａruｎｓignedcｈar＃defineLｅdPｉnReｄ２7#defineLeｄＰiｎGreen2８#dｅfinｅLedPinＢlue29voｉdledIｎｉt(void)｛sｏftＰwmCreａt(yī)e（ＬedPｉｎRｅｄ，０,100)；softPwmＣｒｅａt(yī)ｅ(LｅdPinGreen，0，10０);soｆtPｗmCrｅate（LeｄPinBlue，０,100)；}voidｌｅdCoｌorＳet(uｃhａrr_vａｌ，uchａrg_val，ucｈaｒb_val)｛sofｔPｗmWｒite（ＬedPinＲed,r＿val);sｏfｔＰwｍWrite（LｅdPiｎGｒeen，g＿val）；soｆtPｗmＷriｔe（ＬeｄPinBlue,b_vａl）;}inｔmaｉn(vｏid){inｔi;if(wiriｎgPiSetup()＝＝—1）{prｉntｆ("seｔupwiｒinｇPiｆaileｄ?。ⅲ?；return1；}leｄIｎit(）；while（1){ｌedColorSet(0xff,0x00，0x0０）；//redｄｅlay（500）；leｄCｏlorSｅt(0x00，０xfｆ，0ｘ00）；//gｒeｅndelay（50０）；leｄＣolorSet（0ｘ00，0x00,0xff)；/／bluｅdｅｌay(500）；}ｒeturn０；｝附錄２（服務(wù)器程序)#ｉnclｕdｅ<sｔdio．h>＃inclｕde<stdlib.h〉#inｃlude<strｉnｇ．h＞#include<sigｎal.h＞＃includｅ〈unisｔd.h>＃incluｄe＜ｅrrｏr。h>＃ｉncludｅ<errno。h>＃inｃlude〈fcntl．ｈ〉＃iｎclude<sys／ｔypes。h>#iｎｃludｅ＜sys/socｋｅｔ。ｈ＞＃include＜sys/epoｌl.h>＃ｉnclude＜neｔinet/ｉn.h〉#inclｕｄe〈ａｒpa／iｎet。ｈ>＃incｌuｄe<ｐｔhread。h＞＃deｆｉｎeBUFSIZE１02４intsocket_clienｔ［2]；ｉntsｏckｅt_creａt(yī)ｅ（ｉntport)｛intst＝socket（ＡF_ＩNＥT,SOCK_SＴREAM，0）；inton=1;if（ｓetsocｋopt（st，SOL＿SＯＣＫEＴ，ＳO＿ＲEUSEADDR,＆ｏn，siｚeof(on））=＝—1)｛pｒintf(＂seｔsoｃｋoptisfａiled％s\ｎ＂，strerror(ｅｒｒno）)；ｒｅtuｒｎ０;}strｕｃtｓockaddr_inａddr；memseｔ(&addｒ，0,sizeｏf（ａddr)）;addr.sｉn_ｆamilｙ=AＦ_INＥT;addr。sin_poｒt＝htons（poｒt）；addr。ｓｉn_aｄdr。s＿ａddr=htonl(INADDR_ANY）;if(ｂind(ｓt，(ｓtructsocｋaddr*)＆ａddr，sｉzeof(adｄr））=＝-1){prinｔf（＂zhang．pt：bindisfailed%s\n"，ｓｔrｅrrｏr（eｒrno）)；return０;｝ｉｆ（ｌisten(st，300）==-1）｛ｐrintf（”zhang。ｐｔ：listeｎiｓfaileｄ％s＼n＂,ｓtrerror（ｅrrno）)；retuｒn0；｝ｒeturnｓt；｝voiddｅliver(ｉｎtinｄeｘ，ｃonstcｈaｒ＊buf,ssiｚｅ_tｌen）{ssize_trc＝０;ｉｆ（index==0)｛if(ｓｏcｋet_cｌieｎt［１]==0）｛prinｔf(＂％ｄ：ｕsernotoｎlｉne＼ｎ",ｉndex）；}ｅlse｛rｃ=send(socket_clｉｅnt[1］,buf,ｌeｎ，0）；printf（”send:%s，ｓend：％uｂｙｔes\ｎ"，ｂuf,ｒc)；iｆ(rc<＝0){if(rc=＝0）ｐrintf(＂zhａng.pt:seｎｄfaｉled,disｃoｎnectiｏn,\n"）；elsepriｎtf("zhaｎg.pｔ：seｎｄfaileｄ，%s＼ｎ＂,sｔrerror(ｅrrｎｏ）);｝｝｝if（ｉｎｄex＝=1）｛ｉｆ（socket_clieｎｔ［0］＝=0）｛pｒintｆ（＂%d:useｒｎotonline＼n”，index);}ｅlsｅ｛ｒｃ=ｓｅnd(sｏckｅt_ｃlient［０]，buf，leｎ,0）;priｎｔｆ（"send:%ｓ,ｓｅnd:％ubytes\n＂,buf,rc)；if(ｒｃ〈=0）｛ｉf(rc＝=０）printf("zhang.pt:sendfaileｄ，discｏnnｅctiｏn,\ｎ”）;ｅlseprintｆ（”zhaｎg．pt:sｅnｄｆaileｄ，%s\ｎ＂，strｅrroｒ(errno）)；｝｝}}voidsｏckｅt_wｏrｋ（iｎtinｄeｘ)｛charbuf[BＵFＳＩＺE]；ssiｚe_trｃ=0；while(1)｛memｓet（buf,0，sizeｏf(bｕf））;ｒc=rｅcv(sｏckｅｔ_ｃlient［index]，ｂuf，sｉｚeof（ｂuf)，0)；if（rc<=0）｛if(rc==0)priｎｔf（”％d：recｖdisｃonnｅctｉon\n＂，ｉｎdex);elｓeｐrｉnｔｆ(”％d：ｒecvfａiled,％s＼n”，ｉndex,strｅrror（eｒrnｏ)）；ｃlosｅ（ｓoｃｋet＿cｌienｔ[index］）；socket＿ｃｌｉenｔ［index］＝0;ｂｒeak；}else｛priｎtf(”％d：ｒecv:％s，ｒｅcv：％ubytｅs\n",indｅx,buf,ｒｃ)；delｉvｅr(indeｘ，bｕf，rｃ);｝｝}ｖoiｄ*sｏcket_ｈandle（vｏid＊ａｒｇ）{iｎtclｉent＿ｓt=*(inｔ＊)arg；free（(ｉnt＊)arｇ)；prｉnｔf（＂zhanｇ．pt：handle_tｈreadｉｓｂeｇin\n＂);inｔinｄex=0；if(sockeｔ＿client［0］==0）{ｓｏcket_ｃlienｔ[0］＝ｃlient_st;｝else｛ｉｆ(sｏｃkｅt_cｌient[1］==0）｛ｓocket＿clieｎt[1］=cｌient_ｓt;index＝1;}elｓe｛cloｓe(client_st);returnNＵLL;}｝socket_ｗork(iｎｄex)；ｐrｉnｔｆ（"ｚｈang。pｔ：ｈandｌe_tｈｒeａdisend\ｎ")；returnNULＬ；｝ｖｏidｓｏｃｋaddｒ＿ｔoa（conststruｃtsocｋaｄdr_ｉｎ*ａddｒ,char＊IPAddｒ)｛unsigneｄchａr*p=(unｓｉｇneｄcｈaｒ＊）&（ａddｒ—>sin_addｒ．s_adｄr）；sprｉntf（IPAdｄr，"％u。％u。％u.%u＂,p[0］，p[１]，ｐ［2］，p［3])；｝vｏidｓoｃｋｅt_aｃcept（inｔst){ｐtｈrｅad_tthr＿d；pthread_atｔr_ｔaｔtr;ｐｔhｒｅad_attr_init(＆ａt(yī)tr）；ptｈread_attr_seｔｄetacｈｓtaｔe（＆ａｔtr,PＴHREAＤ_CREATＥ＿DＥTAＣHED）；ｓtruｃtsｏckａddr_inｃlｉent_addr；ｓocklｅn＿tlen=sizeoｆ（cｌｉｅｎt_aｄdr）;wｈile(１）｛memset(&cｌieｎt_aｄｄｒ，0，ｓｉzeｏf（client_ａddｒ）)；ｉnｔcｌiｅnt＿ｓt=ａcｃeｐt(st，(voｉｄ*)＆cｌieｎt_ａdｄｒ，&ｌｅｎ）；ｉf（ｃlient_st＝=-1）｛printf（＂zhang．pｔ：accepｔfaiｌed％s＼n＂,ｓtｒerror（errno）);breaｋ;}else{chaｒsIＰ[3２］;memset(sIP，0，sｉｚeof（sIＰ)）；socｋaddr＿toa（&cｌient_addr,sIP)；priｎtf（”zhaｎg.pt：ａccｅpｔｂy％ｓ\n"，sＩP)；int*tｍp=malloc(sizｅof（int))；＊tmｐ=ｃlient_ｓt；pthreａｄ＿create（＆thr＿d,&aｔｔr,ｓocｋet_haｎdlｅ，ｔmp）；}｝ｐthreaｄ_aｔｔr_dｅstroｙ（&aｔtr）；}iｎtmain（intarg，cｈaｒ＊aｒgs[］）｛ｉf(arg〈2）{prinｔｆ（＂ｚhanｇ.pt:serveｒpoｒｔerroｒ！\n”);returｎ0;}intiｐｏｒt＝atoi（arｇs［1])；if（iｐoｒｔ=＝0)｛prｉntf（”ｚhang。pt:ｐort%ｄｉsinvalid?。埽睢?，iport）；ｒeturn0;｝printf(＂zｈang。pt:sｅrverｉsbeｇin*ｖ*!＼n＂)；meｍset（socｋeｔ＿clｉｅnt，０，sｉｚeof（sｏcｋｅt_ｃｌient)）；intｓt＝socｋet_creａt(yī)e（ｉport）；if（sｔ=＝0)ｒeturn0;socket_acceｐt（sｔ）；cloｓe（st）;printf（"ｚhang．pｔ：serｖｅｒisenｄ\n＂）；ｒeｔurn0；}附錄3(客戶端程序代碼）＃ｉnclｕde<ｓtdio。h＞＃iｎｃlude<sｔdliｂ。h〉＃ｉnｃｌudｅ〈sｔriｎg。h〉＃inｃlude＜errｎo．ｈ>#inｃlｕdｅ〈unistd。h〉#inclｕｄe〈ａrpa/ｉｎeｔ．ｈ〉#iｎclude＜syｓ/types.h>#includｅ〈ｓys/socket.ｈ>#incluｄe〈pｔhreａｄ.ｈ＞#dｅfｉneＢＵFSＩZE1０24voｉd＊socｋet＿reａd（voｉd*ａrｇ)｛ｉntst=＊（ｉnt＊）arg；ｃｈａrbuｆ［BUFSIZＥ］;whiｌe(１){meｍseｔ（ｂuf，０，sizｅｏf（bｕf）)；ssiｚe_trc=recｖ(st,ｂuf,sｉzeof(buf)，0）;if(ｒc〈=0)｛ｐriｎｔf（"ｚhang。pt：ｒｅcvｆaｉled,％s＼n”，strerror（ｅrｒno)）；ｂｒeａk；｝eｌse{priｎtf(”zｈaｎg．pt：reｃv:％ｓ，recv:%ubytｅ\n”，buf，rc）；}}ｒeｔｕrnNＵＬＬ；}void＊socket_write（void＊arg）{intｓt=*（int＊）aｒg；charｂuf［BUFSIＺE］;while（1){ｍemｓet（buf，０,ｓiｚｅof(ｂuf））；read(STDIＮ＿FILENO，buｆ,ｓizeof(buｆ））；ｉntilｅn=strlen（buf）；if(buｆ[ｉｌｅn－1]＝=＇\ｎ'）{ｂuf［ilen-1］=0；｝ｓsizｅ_trc＝seｎd（sｔ，ｂuｆ，siｚeｏf(buf)，0);printｆ（”ｚｈanｇ.pｔ:seｎd：％s,sｅnd:％uｂyte\n”，buf，rc）；iｆ(ｒc〈=0)｛printf(＂ｚhaｎｇ.ｐt：sendfailed，%s\n＂,stｒｅｒror（errno））；｝}reｔuｒnNUＬL;}intｓｏcｋet_coｎnｅcｔ（conｓtchar＊hostnaｍe,intiport)｛intsｔ=socket（ＡＦ_INEＴ,SＯCK_SＴREAＭ，0);strｕctsoｃkaddr_inａddｒ；ｍemｓeｔ（＆ａddr,0,ｓizeｏｆ（addr）);addr．ｓｉn_fａmily=AF_ＩNET;addｒ。sin_port＝htoｎs（iport)；ａddr。sin_aｄdｒ．s_ａdｄr=iｎeｔ＿addr（hosｔnａｍｅ);if(coｎｎect（ｓｔ，（strucｔsocｋaddr＊）&addr,ｓizeｏf（ａdｄr)）==－1){priｎtf(”zhaｎg。pt:cｏnｎectｆaileｄ％s\ｎ"，ｓtrerror（errno））；｝else｛printf（＂zhaｎｇ。pt：cｏｎnectsucceｓs\n”）;｝rｅｔurnｓt;}intmain(ｉntarg，cｈaｒ*args［］）｛ｉf（aｒg〈3)｛ｐriｎtf（"zhang．pｔ：sｅrｖerip＆poｒterｒoｒ！\n”);ｒeturn０;｝inｔipoｒｔ=ａt(yī)oi(args［２］);if（iｐｏrｔ＝=0){printf（"ｚhang。pt:porｔ％disinvalｉｄ\n”,ｉｐｏrt）;reｔurｎ0；}priｎtｆ（＂ｚｈang。pt：ｃliｅｎｔisbｅgin\n"）;intst＝sockeｔ_cｏnnｅｃt(args[1］，iporｔ);if（ｓt==０)rｅturn0;pthreａｄ＿ｔthｒ_ｒｅａd，thｒ_wriｔe；pthrｅaｄ_creatｅ（&thr_ｒead,NＵＬL，ｓocket_ｒeaｄ，＆st）；ptｈread_creaｔｅ（&tｈr_ｗrite，NULL，sｏｃkｅt_writｅ，＆st）；ｐthreａd＿jｏin(thr_reａd,NULL)；ｃlosｅ（ｓt);priｎtf（”zhanｇ.pｔ：cｌienｔｉsend＼n＂）;return０;}《Linux操作系統(tǒng)》課程設(shè)計報告學院工商學院專業(yè)計算機科學與技術(shù)班級計13４1學生姓名:王慢，韓霞，孫潔茹，李強，蔣濤課程設(shè)計任務(wù)書題目基于linｕｘ網(wǎng)絡(luò)聊天室的設(shè)計實驗?zāi)康模骸禠inux操作系統(tǒng)課程設(shè)計Ｂ》是一門在課程《Liｎｕx操作系統(tǒng)與程序設(shè)計B》后獨立開設(shè)的實驗課程。這一門實驗課程的開設(shè)目的是為了通過學生獨立完成一個基于Linuｘ平臺的較大型應(yīng)用程序，鞏固課堂上學到的Lｉnｕx平臺上的編程規(guī)范、技術(shù)和技巧，培養(yǎng)學生的編寫較大型程序的能力和提高學生綜合應(yīng)用素質(zhì)。本課程設(shè)計實驗主要圍繞Linux平臺上主流的基礎(chǔ)技術(shù)展開，這些技術(shù)包括:Linux的進程、線程通信和同步技術(shù);socket網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等,這些技術(shù)可以集中體現(xiàn)并應(yīng)用在并發(fā)程序設(shè)計中.通過并發(fā)程序的設(shè)計與開發(fā)，培養(yǎng)學生底層軟件開發(fā)的能力，并為將來從事UＮIX/Linux平臺開發(fā)、嵌入式開發(fā)等相對高端的軟件開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。課程設(shè)計的具體內(nèi)容與要求：閱讀（一個）示例代碼，理解并發(fā)程序設(shè)計并掌握基于Lｉnux平臺并發(fā)程序設(shè)計的方法.在充分理解示例程序的基礎(chǔ)上，重新定義和完善程序的功能，定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),劃分程序的功能模塊和接口，明確每個模塊功能以及相互關(guān)系。完成程序的詳細設(shè)計和編碼，并測試。書寫并提交文檔目錄TＯC\o”1-3”\h\ｚ＼uHＹPEＲLINK\l"_Toｃ2９4343０４３＂1引言1HYＰＥRＬＩNK\l"＿Toｃ29434３044”1.1課程設(shè)計背景１HYＰＥRLＩＮK\l"＿Tｏｃ29４３43045”1.２課程設(shè)計目的2HYPERＬIＮK\l”＿Tｏｃ29４34304６”１．３課程設(shè)計內(nèi)容4HYＰERLINＫ\l”_Ｔoc2９434３047”2技術(shù)介紹７ＨYＰERLINK\l"＿Toc2943４30４８"２．１TCP和UDＰ介紹HYPＥRLINK\l”＿Toc29４３43０4９"2.2客戶/服務(wù)器模型HYPEＲＬINK\l"_Toｃ2９43430５0"2．3網(wǎng)絡(luò)套接字(ｓocket）的概念ＨYPＥＲＬINK\l”_Toc29４34３０５1＂２。4多線程的概念3系統(tǒng)設(shè)計10HYPＥRＬINK\l"_Ｔoc294343053"3.１系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計HＹPERLINK\l"_Toｃ2９434３05４”3．2通信模塊設(shè)計4模塊實現(xiàn)124。1系統(tǒng)調(diào)用相關(guān)函數(shù)4.2系統(tǒng)實現(xiàn)過程說明5運行效果15結(jié)束語ＨYPEＲLINK\l”_Toc294３4306１"參考文獻18附錄19－24基于ｌinｕx網(wǎng)絡(luò)聊天室的設(shè)計摘要本課程設(shè)計主要實現(xiàn)一個Linux下的局域網(wǎng)聊天工具的設(shè)計。該設(shè)計主要分為兩部分,客戶端部分和主機部分。運行服務(wù)器端程序可以和任意運行了客戶端程序的主機進行通信,通信內(nèi)容能夠通過終端顯示出來.兩個部分都使用C語言，利用vi編輯器,通過Bｅrkｅｌｅy套接口編程實現(xiàn)相關(guān)功能.1引言１。1課程設(shè)計背景Lｉnux是一種針對PＣ計算機和工作站的操作系統(tǒng),它具有像Windoｗs和Mac那樣的功能齊全的圖形用戶界面(GＵI，ＧraphiｃalUserIntｅｒｆaｃe）。ＬｉｎｕsＴoｒvaｌｄ和其它的遍布世界各地的編程人員共同開發(fā)的[1］.提到Linux我們不能不提ＧＮＵ和Uｎix。RichａrdＭ.Stallｍan建立的自由軟件聯(lián)盟出版了兩種許可證，GNU通用公共許可證(GNUGneｒalＰublｉcLｉcｅｎse，GＰL)和GNＵ函數(shù)庫通用公共許可證（GＮULｉbｒaryGnerａlＰubliｃLiｃｅnｓe,LGPＬ）。大部分GNＵ工程的軟件和文檔是以GNU通用公共許可證發(fā)行的,但是有一些庫是以GNＵ函數(shù)庫通用公共許可證發(fā)行的.按照ＧNU通用公共許可證的規(guī)定,Linux的源代碼可以自由獲取，這滿足了我們學習該系統(tǒng)的強烈愿望.GPL充分體現(xiàn)了Sｔａllman的思想：只要用戶所做的修改是同等自由的,用戶可以自由地使用、拷貝、查詢、重用、修改甚至發(fā)布這個軟件。通過這種方式,ＧPL保證了Linｕx(以及同一許可證下的大量其他軟件）不僅現(xiàn)在自由可用，而且皮后經(jīng)過任何修改這后都仍然可以自由使用。Unix是由ＡT-T貝爾實驗室的ＫｅｎＴhoｍｐson和ＤennisＲitchiｅ于19６9年在一臺已經(jīng)廢棄了的ＰDP—7上開發(fā)的；最初它是一個用匯編語言寫成的單用戶操作系統(tǒng)。后來，他們又在PDP—11上用Ｃ語言重新編寫(發(fā)明C語言的部分目的就在于此）,把Unix做成為了一個文本處理系統(tǒng)，這使Uｎiｘ在貝爾實驗室得到廣泛的應(yīng)用。Unix的最初版本免費提供給許多知名的大學的計算機系使用。加州大學伯克利分校的計算機系就是其中的一名,并地Unix進行了修改增加了許多新的特點，這就是主為人知的BSC版本的Uｎix。與此同時,其它獨立開發(fā)的Uｎix版本也開始萌生。Unｉx不斷發(fā)展了，各種版本被應(yīng)用到不同的計算機使用。而Liｎux最初是專門為基于Inteｌ的個人計算機設(shè)計的。(1)Lｉnｕx的昨天1991年，一名叫ＬiｎusＴｏrvａldｓ的芬蘭大學生對Ｕniｘ各種版本對于80３86類的機器的脆弱支持十分不滿，他決定要開發(fā)出一個全功能的、支持POＳIX標準的、類Uｎix的操作系統(tǒng)內(nèi)核，該系統(tǒng)吸收了BSD和SｙsｔemV的優(yōu)點，同進摒棄了它們的缺點。他獨立把這個內(nèi)核開發(fā)到0．02版，這個版本已經(jīng)可以運行ｇcc、ｂash和很少的一些應(yīng)用程序.后來,他又開始了在因特網(wǎng)上尋求廣泛的幫助。１9９4年,Linux已經(jīng)升級到1。０版本.它的源代碼量也呈指數(shù)形式增長，實現(xiàn)了基本的TCP／IP功能，此時Liｎuｘ已經(jīng)擁有大約10萬的用戶。（2）Liｎux的今天作為一各服務(wù)器級的操作系統(tǒng),Linuｘ已經(jīng)成熟了。現(xiàn)在的Linux內(nèi)核由1５０多行代碼組成，能作為Web服務(wù)器平臺，也為越來越多的商業(yè)用戶提供文件和打印服務(wù)。它既被當作郵件服務(wù)器的一種候選平臺,也被當作一種強壯而安全的防火墻。Linｕx的企業(yè)級特性，比如支持多處理器、支持大型文件系統(tǒng)、日志文件系統(tǒng)以及密集型計算和高可用性集群技術(shù)，也逐步成熟.桌面上的Linuｘ也在繼續(xù)完善。KDE桌面提供的圖形用戶界面在易用性和可配置方面都能和微軟的Ｗindｏwｓ相媲美。(3）Lｉnux的明天Liｎux最強大的生命力在于其公開的開發(fā)過程。每個人都有可以自由獲取內(nèi)核源程序,每個人都有要不得以運載源程序加以修改,而后他人也可以自由獲取你修改后的源程序。Ｌinuｘ這種獨特的自由流暢的開發(fā)模型已被命名為ｂａｚaar(集市模型）。Ｂａzａar開發(fā)模型通過重視實驗，征集并充分利用早期的反饋,對巨大數(shù)量的腦力資源進行平衡配置，可以開發(fā)出更優(yōu)秀的軟件。本聯(lián)盟就是想通過bazaar開發(fā)模型，在網(wǎng)上召集一些Liｎux的愛好者，開發(fā)出更優(yōu)秀的操作系統(tǒng)或軟件.1.２課程設(shè)計目的本課程設(shè)計主要實現(xiàn)一個Linux下的局域網(wǎng)聊天工具的設(shè)計。該設(shè)計主要分為兩部分，客戶端部分和主機部分.運行服務(wù)器端程序可以和任意運行了客戶端程序的主機進行通信，通信內(nèi)容能夠通過終端顯示出來。兩個部分都使用C語言,利用ｖi編輯器，通過Berkeley套接口編程實現(xiàn)相關(guān)功能.要求：（1）主要實現(xiàn)一個Linuｘ下的局域網(wǎng)聊天工具的設(shè)計，進一步掌握vi，gcｃ等工具的使用,并且熟悉Linuｘ下的網(wǎng)絡(luò)編程，以及多線程編程。（2)通過實際項目的分析、安裝、配置、測試等工作，掌握用Linｕx系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)聊天室的應(yīng)用.1。3課程設(shè)計內(nèi)容本課程設(shè)計主要實現(xiàn)一個Linux下的局域網(wǎng)聊天工具的設(shè)計。該設(shè)計主要分為兩部分,客戶端部分和主機部分。運行服務(wù)器端程序可以和任意運行了客戶端程序的主機進行通信,通信內(nèi)容能夠通過終端顯示出來.兩個部分都使用C語言,利用vi編輯器,通過Bｅrkｅｌｅｙ套接口編程實現(xiàn)相關(guān)功能。2技術(shù)介紹2．1ＴCP和UDP介紹（1）UＤP通信UDＰ是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議的簡稱。它是以中午連接的邏輯通信信道。ＵＤP在傳送數(shù)據(jù)之前不需要先建立連接,遠地主機的傳輸層在收到udp數(shù)據(jù)報后，不需要給出任何確認，所以不能保證其交付時可靠。它的特點是：因無連接，故提供的是不可靠的信道,但也是因無連接而具有很好的傳輸效率。(2）ＴＣＰ通信TCP是傳輸控制協(xié)議的簡稱，它是提供一條全雙工的、可靠的信道。TＣP提供面向連接的服務(wù)，在傳送數(shù)據(jù)之前必須先建立連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后要釋放連接.由于TCP要提供可靠的、面向連接的運輸服務(wù)，所以不可避免地增加了許多系統(tǒng)開銷，比如確認、流量控制、計時器以及連接管理等都需要占用許多系統(tǒng)的時空資源.兩個計算機之間如果使用TCP通信，其連接過程需要三次握手實現(xiàn)，如實驗圖2—１所示。圖2。１用三次握手建立TCＰ連接對于兩個計算機之間連接的釋放過程也需要類似的3次握手的互相確認的過程，如實驗圖２-2所示。圖２.2TCP連接的釋放過程2.2客戶/服務(wù)器模型在客戶/服務(wù)器模型中,多個相互通信的計算機都作為客戶端,與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行連接,并通過服務(wù)器進行信息的傳遞[3］。所以多個客戶端之間的通信就變?yōu)榱丝蛻舳伺c服務(wù)端的通信。所以，采用客戶／服務(wù)器模型進行網(wǎng)絡(luò)聊天需要分別編寫服務(wù)器端和客戶端的程序，服務(wù)器和客戶端之間相互通信的同步關(guān)系和各自的程序流程如實驗圖2－３所示.圖２.3Ｓocket通信流程圖2．3網(wǎng)絡(luò)套接字(sｏcket）的概念Socket接口上TCP/ＩＰ網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序接口(API），它提供了許多函數(shù)和例程，程序員可以使用它們來開發(fā)TCＰ／ＩP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序.使用Sockeｔ接口進行網(wǎng)絡(luò)通信的過程如圖1－3所示，簡要步驟如下:建立一個Sockｅｔ。按要求配置ｓockｅt，將sockｅt連接到遠程主機或給socket指定以各本地協(xié)議端口。按要求通過ｓocket發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。關(guān)閉此sockｅｔ.這是通過Socket實現(xiàn)點對點通信需要掌握的4個編程要點。2。4多線程的概念上述點對點通信的實現(xiàn)知識完成了主機進程與服務(wù)器進程之間的連接，建立連接的進程之間是一對一的聯(lián)系,即主機的一個進程與服務(wù)器的一個進程之間建立的連接。而每個進程進行通信的環(huán)節(jié)都包括了發(fā)送信息和接口信息兩個任務(wù)，這兩個任務(wù)通過一個端口地址發(fā)送和接收。對于多個并發(fā)的任務(wù)需要創(chuàng)建多個線程或線程去實現(xiàn)。使用一個進程去完成發(fā)送信息是沒有問題的，因為發(fā)送總是主動的;而使用同一個進程再去完成接受信息去不一定會成功，因為接受信息是被動的,所以當沒有信息可以接收時，該進程就會被阻塞，從而導(dǎo)致發(fā)送任務(wù)也一起被阻塞.同一個端口的發(fā)送和接收是兩個并發(fā)任務(wù),應(yīng)該由兩個不同的任務(wù)去分別完成信息的發(fā)送和接收.這樣，當接收信息任務(wù)因沒有信息而被阻塞時，不至于影響發(fā)送任務(wù)的執(zhí)行。那么,發(fā)送和接收兩個任務(wù)是使用兩個進程還是兩個進程去完成呢？在網(wǎng)絡(luò)通信中,端口地址是以進程為單位進程分配的，而一個進程與外界的消息發(fā)送與接收必須通過分配給它的同一個端口進行.因此,不能通過創(chuàng)建進程方式來解決上訴問題，因為兩個進程會分別對應(yīng)兩個不同的端口，而發(fā)送和接收必須使用同一端口。線程不是資源分配的單位，所以如果使用兩個線程不會對線程分配新的端口。因此,本實驗需要使用兩個線程去分別完成發(fā)送和接收信息的任務(wù),這兩個線程共享其進程擁有的統(tǒng)一個端口地址。由于創(chuàng)建進程的進程本身會作為一個線程來調(diào)度,所以只需要再創(chuàng)建一個線程專門負責接收信息就可以了。因此,對于從每個客戶端發(fā)來的請求,服務(wù)器端都要創(chuàng)建相應(yīng)的線程去接收并處理；同理，對于客戶端而言，也要創(chuàng)建一個線程去讀取服務(wù)器端發(fā)來的信息。3系統(tǒng)設(shè)計３.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計本系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器模型，在TＣＰ／ＩP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,通信的兩個進程間相互作用的主要模式是客戶/服務(wù)器模式（Cｌｉeｎt/Servｅｒ

model），即客戶向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求,服務(wù)器接收到請求后，提供相應(yīng)的服務(wù)?？蛻?服務(wù)器模式的建立基于以下兩點:首先，建立網(wǎng)絡(luò)的起因是網(wǎng)絡(luò)中軟硬件資源、運算能力和信息不均等，需要共享,從而造就擁有眾多資源的主機提供服務(wù),資源較少的客戶請求服務(wù)這一非對等作用.其次，網(wǎng)間進程通信完全是異步的，相互通信的進程間既不存在父子關(guān)系,又不共享內(nèi)存緩沖區(qū)，因此需要一種機制為希望通信的進程間建立聯(lián)系,為二者的數(shù)據(jù)交換提供同步，這就是客戶端/服務(wù)器模式的TＣP/IP。在客戶/服務(wù)器模型中,多個相互通信的計算機都作為客戶端,與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行連接，并通過服務(wù)器進行信息的傳遞[4]。所以多個客戶端之間的通信就變?yōu)榱丝蛻舳伺c服務(wù)端的通信。服務(wù)器端和客戶端的主要組成如下：服務(wù)器端：套接字創(chuàng)建函數(shù)Ｓocket（)，端口綁定函數(shù)Biｎd（)，套接口監(jiān)聽函數(shù)Lisｔeｎ（），接受連接函數(shù)Accepｔ（），數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)Read（)和Wrｉte(），以及套接口關(guān)閉函數(shù)Cｌose（）?？蛻舳耍禾捉涌趧?chuàng)建函數(shù)Sｏｃｋet（），套接口連接函數(shù)Connｅct(），數(shù)據(jù)收發(fā)函數(shù)Read（)和Wｒite(）,以及套接口關(guān)閉函數(shù)Ｃlose().3.２通信設(shè)計首先運行服務(wù)器端程序，通過Socket（)函數(shù)會建立一個套接字,然后通過Ｂiｎｄ（)函數(shù)綁定一個端口，然后調(diào)用Lｉsten（)在套接字指定的端口上開始傾聽,利用Accｅpt()從完全建立連接的隊列中接受一個連接，連接獲得后使用Read（)和Write(）函數(shù)進行通信。通信結(jié)束后調(diào)用Ｃlｏse（)關(guān)閉套接字描述符.運行客戶端的程序,調(diào)用Ｓｏcｋｅｔ（)函數(shù)建立一個套接字，使用Ｃonｎecｔ(）函數(shù)與服務(wù)器端進行連接，連接完成后,使用Ｗrｉtｅ()和Read（）與服務(wù)器端進行通信，通信結(jié)束后調(diào)用ｃlose（）關(guān)閉套接字描述符。4系統(tǒng)實現(xiàn)4.1系統(tǒng)調(diào)用相關(guān)函數(shù)（１)Ｓocket()作用：ｓｏcｋeｔ函數(shù)為客戶機或服務(wù)器創(chuàng)建一個sokｃｅt格式：iｎtsocket(intｆamｉｌｙ，inttype，ｉnｔpｒotocol）；參數(shù)說明：Fａmilｙ：表示地址族，可以去AF_UNLＸ和AF_INT.其中,AF_UＮLＸ只能夠用于單一的UＮIX系統(tǒng)進程間通信；AF_INT是針對Intｅrnet的,因而可以允許在遠程主機之間通信,實驗中使用ＡF_ＩNT。Type：網(wǎng)絡(luò)程序所采用的通信協(xié)議,可以取SOCＫ_ＳＴＲEAM或SOＣＫ_DGＲAM。其中，SＯCＫ_STREAＭ表明使用的是TCP協(xié)議，這樣提供按順序、可靠、雙向、面向連接的比特流;ＳOCKE_DGRAM表明使用的是UＤＰ協(xié)議，這樣只會提供定長、不可靠、無連接的通信。(2)binｄ(）格式:ｉnｔbind（ｉｎtｓocｋｆd,strucｔｓｏcｋaddr*addr，iｎｔadｄrleｎ）;參數(shù)說明：Sockfd：ｓoｃket的文件描述符號。Sｏｃkaｄdr:表示名字所用的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來保存地址(包括IP地址和端口)Ａddｒlen：設(shè)置結(jié)構(gòu)大小長度。(3）listｅn（）格式：ｉnｔlisten(ｉntsoｃｋfd，iｎtｂacｋlog）；作用：監(jiān)聽連接信號，和ａccｅｐted函數(shù)合同。參數(shù)說明：Sockｆd：表示ｓoｃkeｔ調(diào)用返回的文件描述