1、淮陰工學院Linux操作系統(tǒng)及嵌入式應(yīng)用實驗報告系（院）：計算機工程學院專業(yè):計算機科學與技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)工程）班級:物聯(lián)網(wǎng)1111姓名:蔣振學號：1111307116指導教師：孫成富學年學期：20142015學年第1學期實驗1Socket全雙工通信實驗1實驗目的1）了解網(wǎng)絡(luò)套接字編程2）掌握網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器和客戶端的工作過程3）利用多線程實現(xiàn)全雙工通信4）下載并運行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序2實驗環(huán)境1） 宿主機：Fedora102）嵌入式Linux軟硬件系統(tǒng)：TQ2440（基于S3C2440A）開發(fā)板3實驗準備1.1 Linux下的多線程編程進程是程序執(zhí)行時的一個實例，即它是程序已經(jīng)執(zhí)行到何種程度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的

2、匯集。從內(nèi)核的觀點看，進程的目的就是擔當分配系統(tǒng)資源（CPU時間、內(nèi)存等）的基本單位。線程是進程的一個執(zhí)行流，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。一個進程由幾個線程組成（擁有很多相對獨立的執(zhí)行流的用戶程序共享應(yīng)用程序的大部分數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），線程與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。本實驗使用多線程解決了并行通信的難題。關(guān)于多線程的函數(shù)主要是使用pthread.h頭文件中定義的多線程操作函數(shù)，如pthread_createpthread_cancel等。1.2 TCP/IP概述1.2.1 TCP/IP的分層模型OSI協(xié)議參考模型，是基于國際標準化組織（I

3、SO）的建議發(fā)展起來的，它分為7個層次：應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層。這個7層的協(xié)議模型雖然規(guī)定得非常細致和完善，但在實際中卻得不到廣泛的應(yīng)用，具重要的原因之一就在于它過于復雜。但它仍是此后很多協(xié)議模型的基礎(chǔ)。與此相區(qū)別的TCP/IP協(xié)議模型將OSI的7層協(xié)議模型簡化為4層，從而更有利于實現(xiàn)和使用。TCP/IP的協(xié)議參考模型和OSI協(xié)議參考模型的對應(yīng)關(guān)系如下圖1所示：圖1TCP/IP協(xié)議與OSI協(xié)議參考模型對比圖3.2.2TCP的三次握手TCP是面向連接的，所謂面向連接，就是當計算機雙方通信時必需先建立連接，然后進行數(shù)據(jù)通信，最后拆除連接三個過程。TCP在建立連接

4、時又分三步走：第一步（A->B）:主機A向主機B發(fā)送一個包含SYN即同步（Synchronize）標志的TCP報文，SYN同步報文會指明客戶端使用的端口以及TCP連接的初始序號；第二步（B->A）:主機B在收到客戶端的SYN報文后，將返回一個SYN+ACK的報文，表示主機B的請求被接受，同時TCP序號被加一，ACK即確認（Acknowledgment:）。第三步（A->B）:主機A也返回一個確認報文ACK給服務(wù)器端，同樣TCP序列號被加一，到此一個TCP連接完成。1.3 套接字（socket概述1.3.1 套接字類型1）流式套接字（SOCK_STREAM）流式套接字提供可靠的

5、、面向連接的通信流；它使用TCP協(xié)議，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院晚樞蛐浴?）數(shù)據(jù)報套接字（SOCK_DGRAM）數(shù)據(jù)報套接字定義了一種無可靠、面向無連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)通過相互獨立的報文進行傳輸，是無序的，并且不保證是可靠、無差錯的。它使用數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP3）原始套接字（SOCK_RAW）原始套接字允許對底層協(xié)議如IP或ICMP進行直接訪問，它功能強大但使用較為不便，主要用于一些協(xié)議的開發(fā)。1.3.2 套接字編程使用TCP時Socket編程流程圖如圖2所示。服務(wù)器端客戶端圖2TCP時Socket編程流程圖使用UDP時Socket編程如圖3所示。圖3TCP時Socket編程流程圖4實驗過程4.1

6、簡單的Socket通信程序設(shè)計在Fedora10操作系統(tǒng)的/home目錄下創(chuàng)建NetCommunicator目錄，并新建client.c和server.c源文件，NetCommunicator目錄如圖4所示。圖4NetCommunicator截圖分別編寫Socket通信的客戶端和服務(wù)器端源代碼。編寫完畢，使用gcc編譯上述client.c和server.c源文件生成client和server可執(zhí)行程序（x86平臺），編譯過程如圖5所示。使用arm-linux-gcc編譯上述client.c和server.c源文件生成a_client和a_server可執(zhí)行程序（ARM平臺）。編譯過程如圖6所示

7、.rootjames-fedora:/mnt/hgfs/Linux/hletCommunrcator文件（E）編輯（E）查看（史至端（工）標簽（工）幫助出）口口上坦:日照名寫-于巳日口廠占NetConimunicatorl#gcc-clientclient.cNetConimunicatorl#gcc-oserverserver.c自NetCommunistor#口圖5編譯x86Socket通信程序過程截圖rootjames-fedora:/mnt/hgfs/L!nux/NetCommunicator文件（F）編楫（日查看N）終端標簽（工）幫助rootames-fedoraNetCommuni

8、cator#Isclientclient.cserverserver.c（rootjames-fedorarootjames-fedorarootjames-fedoraaclientaserveramps-fedoraNetCommunicator#arm-linux-gcc-oaclientclient.cNettommuriicatorj#arm-linux-gcc-oaserverserver.cNetCommunicator#Isclientclient.cserverserver.cNetCommunicator#圖6編譯ARM平臺的可執(zhí)行程序PC機測試，測試結(jié)果如下圖所示:kro

9、otjames-fedorai/rnnt/hgfs/Lmux/NetCommunrc文件（E）編輯匡）查看國）挑端（工）標量（工）招助（H）rootjames-fedcraLinux#cdNetCommunicator/（root（3james-fedoraNetCommunicator#Isclientclient.cserverserver.croot（ajaniEs-fEdoraNetCommunicator#./server=waitingforclient'srequest=圖7執(zhí)行服務(wù)器端程序rooames-Fedloraz/mnt/hgfs/Linux/NetCommun

10、icator攵:件（E阪鬼（E）查看（旦）蟀端（工）標瞥（工）幫助（H）Irootjante&-fedora-#cd/mnt/hgfs/Linux/NetC&mrnunicator/rootjames-fedoraNetComnuinicator#Isclientdient.s&rverserver,crootjames-fedoraNetCommunicator#./clientusage：./client<ipaddre5s>root$Julies*fedoraNetCDfriinunicator#./clientwendm的toser

11、ver：HellohJamesJiang!Received:HEllDhyouareconnected!rootOjanes-fedoraNEtCpnmunicator#口圖8執(zhí)行客戶端程序回rootjames-fedora:/mnt/hgfs/Lrnux/NetCommunic文件（日編輯（E）查看（Y）終端（工）標簽（工）幫助出）rootfajames-fedoraLinux#cdNetCommjnicator/rootjames-fedoraNetCommunicator#Isclientclient.cserverserver.croottajames-fedoraNetCommuni

12、cator#./server=waitirigforclienthsrequest=recvmsgfromclient:HellopJamesJiang!t圖9服務(wù)器端接收到客戶端發(fā)來的消息截圖使用gcc-linux-gcc生成ARM平臺下的可執(zhí)行程序a_client和a_serveg編譯結(jié)果如圖10所示。rootjames-fedora:/mnt/hgfs/Linux/NetComrnunicator文件讓）僦t位）查看N）終端標簽田幫助出）rootjames-fedoraNetCommunicator#Isclientclient.cserverserver.cOQtjamesfedora

13、rootjanies-fedoraroot®antes-fedoraaclientaserverr°Qtjanips-fedoraNetComffluriicator#arm-linux-gcc0aclientclient.cNetCommunicator#ann-linuxgcc-oaserverserver.cNetCcmmunicator#Isclientclient,cserverserver.cMHtConwnuniBtQ井圖10編譯ARM平臺可執(zhí)行程序4.2 全雙工Socket通信程序設(shè)計為了實現(xiàn)全雙工通信，服務(wù)端進程和客戶端進程均使用了兩個線程，一個負責收，另

14、一個負責發(fā)。在NetCommunicator目錄，并新建clientV2.c和serverV2.c源文件，如圖11所示，編寫完畢，編譯通過生成clientV2和serverV2可執(zhí)行程序rootjames-fedora:/mnt/hgfs/lmuxNetCommunicator文件編輯（E）查看（豆）蜷端（工）標簽（工）幫助出）root®awes-fedoraaclientaserverroot®ames-fedora'root®amea-fedora>ootjames-fedoraa_clientclientaserverclient.cNetCo

15、mmunicator#IsclientclientxCclientVSxCserverserver.cserverv2.cNetCommunicator)#gccNetCaminunicator#gczcNetCommunicator#IsclientV2serverclientV2kcservers-oserverV2serverV2.c-Ipthread-oclientV2clientV2.c*IpthreadserverV2serverV?croot(?jaires-fedoraNetCommunicator#|圖11NetCommunicator工作目錄PC機測試，測試結(jié)果如下圖所示:

16、rootjames-fedora:/mnt/hgfs/Lmux/NetCommumcator文件任）編輯任）查看（丫）終端（工）標簽幫助出）rooWjaiKS-fedorarootjanies-fedoraootjames-fedoraQtjames-fcd口a*#cd/mnt/hgfs/Linux/NetComfnunicator/NetConununicator#gcc-oclientVZclientV2,c-IpthreadNetCommunicator#gcc-oserverV2serverV2.c-IpthreadNetCommunicatorj#./dientVZMessagetoserver：Hello,I'mtheclient?Messagetoserver：MessageframServer：Hi,Ipnitheserver!圖12客戶端進程rootjames-fedora:/mnt/hgfs/Lmux/NetComniumcator文件。編輯任）查看（丫）隆端（工）標簽幫助出）rootgjames-fedora*)#c