基于Linux的多进程网络通信

信息工程学院

嵌入式系统设计课程设计报告

题目：基于linux系统移植的多进程通信学号：------------

学生姓名：--------

专业名称：计算机科学与技术

班级：-------

目录

一、课程研究意义及现状 (3)

1.1课题研究意义 (3)

1.2课题研究现状 (3)

二、系统总体方案设计及功能模块介绍 (4)

2.1 系统概述及总体方案设计 (4)

2.2功能模块介绍 (4)

三、系统软件设计与实现 (5)

3.1主程序设计与实现 (5)

3.3文件上传程序设计与实现 (8)

3.4文件下载程序设计与实现 (9)

3.5多进程简易聊天设计与实现 (10)

四、系统测试 (12)

4.1系统软件测试 (12)

4.1.1文件上传测试 (12)

4.1.2文件下载测试 (13)

4.1.3多进程简易聊天 (14)

4.2系统硬件测试 (15)

五、总结和展望 (16)

六、参考文献 (17)

七、源代码 (18)

一、课程研究意义及现状

1.1课题研究意义

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX 和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统

1.2课题研究现状

在网络无所不在的今天，在Internet上，有Faceboo k、微信、Twitter、QQ等网络聊天软件，极大程度上方便了处于在世界各地的友人之间的相互联系，也使世界好像一下子缩小了，不管你在哪里，只要你上了网，打开这些软件，就可以给你的朋友发送信息，不管对方是否也同时在线，只要知道他有号码。

Linux操作系统作为一个开源的操作系统被越来越多的人所应用，它的好处在于操作系统源代码的公开化！只要是基于GNU公约的软件你都可以任意使用并修改它的源代码。但对很多习惯于Windows操作系统的人来说，Linux的操作不够人性化、交互界面不够美观，这给Linux操作系统的普及带来了很大的阻碍。因此制作一个Linux操作系统下的简易聊天程序，通过设计这样的一个应用程序还能更好的学习网络编程知识和掌握Linux平台上应用程序设计开发的过程，将大学三年所学知识综合运用，以达到检验学习成果的目的。

二、系统总体方案设计及功能模块介绍

2.1 系统概述及总体方案设计

这次程序设计的目标是在以Linux为内核的操作系统下，实现多线程文件传输系统功能模块。系统模块分为服务器和客户端两部分，客户端实现对文件的上传、下载和查看服务器默认路径下的文件列表；服务器可以对文件进行管理操作，包括创建、删除和重命名等。多线程文件传输是一种一对多或者多对多的关系，一般是一个服务器对应着多个客户端。客户端通过socket连接服务器，服务器要为客户端创建一个单独进程(线程)监听每个客户端的请求。创建好连接之后文件就可以通过流的形式传输。linux内核中为我们提供了两种不同形式的读写流，包括read()、write()和send()、recv()。客户机对文件的查看指令也是通过流传递给服务器，服务器根据请求类型返回不同相应流。根据socket原理和特点绘画出链接流程图，将客户机与服务器的相互通信划分为不同的模块，每个模块负责独立的功能项。服务器输入指令管理目录下的文件，touch是创建文件命令，rm 是删除文件命令；客户端向服务器发送上传、下载和查看请求，从而得到不同的相应，包括将文件下载到当前路径下，从当前路径下上传文件给服务器，列出服务器的文件列表。

图1-系统功能图

2.2功能模块介绍

文件上传功能：支持从客户端到服务器的文件传输。

文件下载功能：支持从服务器到客户端的文件传输。

会话功能：支持服务器到客户端一对多会话通讯。

三、系统软件设计与实现

3.1主程序设计与实现

图2-主程序原理图

服务器端部分代码：

struct sockaddr_in servAddr;

bzero(&servAddr, sizeof(servAddr));

servAddr.sin_family = PF_INET;

servAddr.sin_port = htons(8888);

servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.100.200");

//socket

int servFd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(-1 == servFd)

{

perror("socket error!");

return -1;

}

printf("socket ok!\n");

//bind

int ret = bind(servFd, (struct sockaddr *)&servAddr, sizeof(servAddr)); if(-1 == ret)

{

perror("bind error!");

close(servFd);

return -1;

}

printf("bind ok!\n");

//listen

ret = listen(servFd, 10);

if(-1 == ret)

{

perror("listen error!");

close(servFd);

return -1;

}

printf("listen ok!\n");

char a;

while(1)

{

//accept

int connFd = accept(servFd, NULL, NULL);

if(-1 == connFd)

{

perror("accept error!");

close(servFd);

return -1;

}

printf("accpet ok!\n");

客户端部分代码：

struct sockaddr_in servAddr;

bzero(&servAddr, sizeof(servAddr));

servAddr.sin_family = PF_INET;

servAddr.sin_port = htons(8888);

servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.100.200");

//socket

int cliFd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(-1 == cliFd)

{

perror("socket error!");

return -1;

}

printf("socket ok!\n");

//connect

int ret = connect(cliFd, (struct sockaddr *)&servAddr, sizeof(servAddr));

if(-1 == ret)

{

perror("connect error!");

close(cliFd);

return -1;

}

printf("connect ok!\n");

3.3文件上传程序设计与实现

图3-文件上传模块原理图

文件上传服务器端部分代码：

int fd = open("/home/linux/yx/server/fileRV.txt",O_WRONL Y |O_CREAT,0666); while(1)

{

bzero(buf, sizeof(buf));

ret = recv(connFd, buf, sizeof(buf), 0);

if(0 == ret)

{

break;

}

printf("recv from client:%s\n", buf);

int wr = write(fd,buf,ret);

if(-1 == wr)

{

perror("wr error!");

close(wr);

return -1;

}

printf("Write OK!");

exit(0);

}

文件上传客户端部分代码：

int fd = open ("/home/linux/yx/client/file.txt",O_RDONLY,0666);

while(1)

{

bzero(buf, sizeof(buf));

int rd = read(fd,buf,4096);

if(0 == rd)

{

printf("upload ok!\n");

break;

}

send(cliFd, buf, rd, 0);

}

3.4文件下载程序设计与实现

图4-文件下载模块原理图

文件下载服务器端代码与文件上传的客户端代码原理相同，此处略。

文件下载客户端代码与文件上传的服务器端代码原理相同，此处略。

3.5多进程简易聊天设计与实现

图5 –简易聊天模块原理图

简易聊天服务器端部分代码：

while(1)

{

bzero(buf, sizeof(buf));

ret = recv(connFd, buf, sizeof(buf), 0);

if(0 == ret)

{

printf("client shutdown!\n");

close(connFd);

exit(0);

}

printf("recv from client:%s\n", buf);

bzero(buf, sizeof(buf));

printf("server:");

gets(buf);

send(connFd, buf, sizeof(buf), 0);

简易聊天客户端部分代码：

while(1)

{

bzero(buf, sizeof(buf));

printf("client:");

gets(buf);

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

{

break;

}

send(cliFd, buf, sizeof(buf), 0);

bzero(buf, sizeof(buf));

recv(cliFd, buf, sizeof(buf), 0);

printf("from server: %s\n", buf); }

四、系统测试

4.1系统软件测试

4.1.1文件上传测试

图6-文件上传测试(1)

图7-文件上传测试(2)

图8-文件上传测试(3) 4.1.2文件下载测试

图9-文件下载(1)

图10-文件下载(2)

图11-文件下载(3) 4.1.3多进程简易聊天

图12-多线程简易聊天

4.2系统硬件测试

图13-硬件环境测试

图14-多进程会话

五、总结和展望

通过四天的学习，感觉自己受益良多，这几天学习了进程及线程，对文件操作有了深入的了解并且掌握文件操作函数，老师细致的讲解了Socket在网络通信方面的重要性，还学习了系统移植，及ARM架构下C程序的编译过程选项，等等。还有就是讲师从项目实现功能到完善了课设的具体功能上，给予了我巨大帮助，在此非常感谢！课设过后我也得在linux C上面下功夫，感觉自己所需甚多，青春在继续，愿自己奋斗不息、学习不止！

六、参考文献

Linux高级程序设计（第三版）杨宗德吕光宏 2012年11月第3版

Linux程序设计(第4版)作者:[英]Neil Matthew Richard Stones

Linux宝典(第9版) 作者:[美]Christopher Negus著王净、田洪(译) 出版社:清华大学出版社出版时间:2016年04月

Linux运维之道（第2版）作者:丁明一编著出版社:电子工业出版社出版时间:2016年08月

鸟哥的Linux私房菜:基础学习篇（高清第三版）鸟哥/2010-07-01/人民邮电出版社

百度百科-linux

七、源代码

服务器端：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main()

{

struct sockaddr_in servAddr;

bzero(&servAddr, sizeof(servAddr));

servAddr.sin_family = PF_INET;

servAddr.sin_port = htons(8888);

servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

//socket

int servFd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(-1 == servFd)

{

perror("socket error!");

return -1;

}

printf("Socket ok!\n");

//bind

int ret = bind(servFd, (struct sockaddr *)&servAddr, sizeof(servAddr)); if(-1 == ret)

{

perror("bind error!");

close(servFd);

return -1;

}

printf("Bind ok!\n");

//listen

ret = listen(servFd, 10);

if(-1 == ret)

{

perror("listen error!");

close(servFd);

return -1;

}

printf("Listen ok!\n");

char a;

while(1)

{

//accept

int connFd = accept(servFd, NULL, NULL);

if(-1 == connFd)

{

perror("accept error!");

close(servFd);

return -1;

}

printf("Accpet ok!\n");

//创建子进程

int pid = -1;

while(-1 == (pid = fork()));

if(0 == pid)

{

close(servFd);

//send/recv

char buf[100];

recv(connFd, &a, sizeof(a), 0);