Материал: Курсовая работа

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Кафедра Математической кибернетики и информационных технологий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

на тему:

«ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ МЕЖПРОЦЕССНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ»

Выполнил:

студент Алгазин П.В.

Группа БФИ1601

Проверил:

Королькова Т.В.

ст. пр. кафедры МКиИТ)

Оценка_________________________

Дата ___________________________

Москва 2018

Оглавление

1. Задание 3

2. Введение 4

3. Основная часть 5

3.1 Постановка задачи 5

3.2 Краткие теоретические основы разрабатываемой темы 5

3.3 Разработка и описание алгоритма работы приложения 5

3.4 Описание структуры программы 6

3.5 Руководство пользователя 6

3.6 Результаты применения программы 6

4. Заключение 8

5. Список использованных источников 9

6. Приложение А 10

1. Задание

Разработать многозадачное приложение, выполняющее получение, сбор и вывод системной информации в соответствии с вариантом задания. Номер варианта задания на курсовую работу совпадает с номером, под которым записана фамилия студента в журнале группы.

2. Введение

Межпроцессное взаимодействие — обмен данными между потоками одного или разных процессов. Реализуется посредством механизмов, предоставляемых ядром ОС или процессом, использующим механизмы ОС и реализующим новые возможности IPC. Может осуществляться как на одном компьютере, так и между несколькими компьютерами сети.

Из механизмов, предоставляемых ОС и используемых для IPC, можно выделить:

• механизмы обмена сообщениями;

• механизмы синхронизации;

• механизмы разделения памяти;

• механизмы удалённых вызовов (RPC).

Для оценки производительности различных механизмов IPC используют следующие параметры:

• пропускная способность (количество сообщений в единицу времени, которое ядро ОС или процесс способно обработать);

• задержки (время между отправкой сообщения одним потоком и его получением другим потоком).

IPC может называться терминами межпотоковое взаимодействие (англ. inter-thread communication) и межпрограммное взаимодействие (англ. inter-application communication).

Межпроцессное взаимодействие, наряду с механизмами адресации памяти, является основой для разграничения адресного пространства между процессами.

Понимание принципов межпроцессного взаимодействие является очень важным, поэтому в ходе данной курсовой работы нами будет рассмотрен один из способов межпроцессного взаимодействия – сокеты.

3. Основная часть

   1. Постановка задачи

Целью данной курсовой работы является закрепление и углубление теоретических знаний в области современных операционных систем, приобретение практических навыков разработки клиент-серверных приложений, использующих стандартные механизмы межпроцессного взаимодействия.

2. Краткие теоретические основы разрабатываемой темы

«Клиент — сервер» (англ. client–server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Фактически клиент и сервер — это программное обеспечение. Обычно эти программы расположены на разных вычислительных машинах и взаимодействуют между собой через вычислительную сеть посредством сетевых протоколов, но они могут быть расположены также и на одной машине. Программы-серверы ожидают от клиентских программ запросы и предоставляют им свои ресурсы в виде данных (например, загрузка файлов посредством HTTP, FTP, BitTorrent, потоковое мультимедиа или работа с базами данных) или в виде сервисных функций (например, работа с электронной почтой, общение посредством систем мгновенного обмена сообщениями или просмотр web-страниц во всемирной паутине). Поскольку одна программа-сервер может выполнять запросы от множества программ-клиентов, её размещают на специально выделенной вычислительной машине, настроенной особым образом, как правило, совместно с другими программами-серверами, поэтому производительность этой машины должна быть высокой. Из-за особой роли такой машины в сети, специфики её оборудования и программного обеспечения, её также называют сервером, а машины, выполняющие клиентские программы, соответственно, клиентами.

Преимущества

• Отсутствие дублирования кода программы-сервера программами-клиентами.

• Так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к компьютерам, на которых установлен клиент, снижаются.

• Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще организовать контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.

Недостатки

• Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть. Неработоспособным сервером следует считать сервер, производительности которого не хватает на обслуживание всех клиентов, а также сервер, находящийся на ремонте, профилактике и т. п.

• Поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста — системного администратора.

• Высокая стоимость оборудования.

3. Разработка и описание алгоритма работы приложения

Сервера 1 и 2 запускаются на портах 27015 и 27016 соответственно и ожидают входящее соединение. После установления соединения передают данные клиенту.

Клиент соединяется с сервером и после получения данных разрывает соединение.

4. Описание структуры программы

В серверной части приложения определена функция, отвечающая за передачу данных клиенту. Используются функции send, connect, recv и другие.

В клиентской части также определена функция, отвечающая за отправку запроса на сервер и вывод полученного ответа.

5. Руководство пользователя

Прежде всего необходимо запустить оба сервера иначе данные не будут получены клиентом, для этого в приложениях серверов имеются соответствующие кнопки. Далее запустив клиент можно с помощью соответствующих кнопок получить данные от серверов.

6. Результаты применения программы

Рисунок 1 - Первый сервер

Рисунок 2 - Второй сервер

Рисунок 3 – Клиент

4. Заключение

В результате данной курсовой работы были закреплены и углублены теоретических знаний в области современных операционных систем, приобретены практические навыки разработки клиент-серверных приложений, использующих стандартный механизм межпроцессного взаимодействия - сокет.

5. Список использованных источников

1. Э.Таненбаум. Современные операционные системы. 3-изд. – СПб.: Питер, 2011

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Клиент-сервер

3. http://msdn.microsoft.com

6. Приложение А

первый сервер #undef UNICODE  #include <stdlib.h>  #include <stdio.h>  #include <iostream>  #pragma comment(lib, "user32.lib")  using namespace std;  // Need to link with Ws2_32.lib  #pragma comment (lib, "Ws2_32.lib")  // #pragma comment (lib, "Mswsock.lib")  #define DEFAULT_BUFLEN 512  #define DEFAULT_PORT "27015"  #define WIN32_LEAN_AND_MEAN  #include <windows.h>  #include <winsock2.h>  #include <ws2tcpip.h>  #include <winternl.h>  #include <cstdio>  #pragma comment (lib, "User32.lib")  char recvbuf[200];  int main ()  {  setlocale(LC_ALL, "rus");  TCHAR compname[256];  DWORD compname_len = 256;  GetComputerName((TCHAR*)compname, &compname_len);  TCHAR username[256];  DWORD username_len = 256;  GetUserName((TCHAR*)username, &username_len);  char str1[80];  sprintf(str1,"Имя компьютера: %s\nИмя пользователя: %s\n\n",compname,username);  cout«str1;  char str2[80];  NTSTATUS(WINAPI *RtlGetVersion)(LPOSVERSIONINFOEXW);  OSVERSIONINFOEXW osInfo;  *(FARPROC*)&RtlGetVersion = GetProcAddress(GetModuleHandleA("ntdll"), "RtlGetVersion");  if (NULL != RtlGetVersion) {  osInfo.dwOSVersionInfoSize = sizeof(osInfo);  RtlGetVersion(&osInfo);  sprintf(str2,"Версия ОС: %d\n",osInfo.dwMajorVersion);  cout « str2«endl;  }  sprintf(recvbuf,"%s%s\n",str1,str2);  for(;;)  {  WSADATA wsaData;  int iResult;  SOCKET ListenSocket = INVALID_SOCKET;  SOCKET ClientSocket = INVALID_SOCKET;  char recvbuf1[200];  int recvbuflen1 = sizeof(recvbuf1);  struct addrinfo *result = NULL;  struct addrinfo hints;  char str[100];  int iSendResult;  int recvbuflen = sizeof(recvbuf);  // Initialize Winsock  iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);  if (iResult != 0) {  sprintf(str,"WSAStartup failed with error: %d\r\n", iResult);  cout«str;  return 1;  }  ZeroMemory(&hints, sizeof(hints));  hints.ai_family = AF_INET;  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;  hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;  hints.ai_flags = AI_PASSIVE;  // Resolve the server address and port  iResult = getaddrinfo(NULL, DEFAULT_PORT, &hints, &result);  if ( iResult != 0 ) {  sprintf(str,"getaddrinfo failed with error: %d\r\n", iResult);  cout«str;  WSACleanup();  return 1;  }  // Create a SOCKET for connecting to server  ListenSocket = socket(result->ai_family, result->ai_socktype, result->ai_protocol);  if (ListenSocket == INVALID_SOCKET) {  sprintf(str,"socket failed with error: %ld\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  freeaddrinfo(result);  WSACleanup();  return 1;  }  // Setup the TCP listening socket  iResult = bind( ListenSocket, result->ai_addr, (int)result->ai_addrlen);  if (iResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"bind failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  freeaddrinfo(result);  closesocket(ListenSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  freeaddrinfo(result);  iResult = listen(ListenSocket, SOMAXCONN);  if (iResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"listen failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ListenSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  // Accept a client socket  ClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);  if (ClientSocket == INVALID_SOCKET) {  sprintf(str,"accept failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ListenSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  // No longer need server socket  closesocket(ListenSocket);  // Receive until the peer shuts down the connection  do {  iResult = recv(ClientSocket, recvbuf1, recvbuflen1, 0);  if (iResult > 0) {  sprintf(str,"Bytes received: %d\r\n", iResult);  cout«str;  // Echo the buffer back to the sender  iSendResult = send( ClientSocket, recvbuf, recvbuflen, 0 );  if (iSendResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"send failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ClientSocket);  WSACleanup();

return 1;  }  sprintf(str,"Bytes sent: %d\r\n", iSendResult);  cout«str;  }  else if (iResult == 0){  sprintf(str,"Connection closing...\r\n");  cout«str;  }  else {  sprintf(str,"recv failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ClientSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  } while (iResult > 0);  // shutdown the connection since we're done  iResult = shutdown(ClientSocket, SD_SEND);  if (iResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"shutdown failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ClientSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  // cleanup  closesocket(ClientSocket);  WSACleanup();  cout«"\n";  }  return 0;  }

второй сервер #undef UNICODE  #include <stdlib.h>  #include <stdio.h>  #include <iostream>  #pragma comment(lib, "user32.lib")  using namespace std;  // Need to link with Ws2_32.lib  #pragma comment (lib, "Ws2_32.lib")  // #pragma comment (lib, "Mswsock.lib")  #define DEFAULT_BUFLEN 512  #define DEFAULT_PORT "27016"  #define WIN32_LEAN_AND_MEAN  #include <windows.h>  #include <winsock2.h>  #include <ws2tcpip.h>  #include <winternl.h>  #include <cstdio>  #pragma comment (lib, "User32.lib")  char recvbuf[200];  int main ()  {  setlocale(LC_ALL, "rus");  MEMORYSTATUSEX statex;  statex.dwLength = sizeof (statex);  GlobalMemoryStatusEx (&statex);  char str1[80];  sprintf(str1,"Процент используемой физической памяти : %d%\nПроцент используемой виртуальной памяти: %d%\n",statex.dwMemoryLoad,((statex.ullTotalVirtual-statex.ullAvailVirtual)/(statex.ullTotalVirtual/100)));  cout«str1«endl;  sprintf(recvbuf,"%s\n",str1);  for(;;)  {  WSADATA wsaData;  int iResult;  SOCKET ListenSocket = INVALID_SOCKET;  SOCKET ClientSocket = INVALID_SOCKET;  char recvbuf1[200];  int recvbuflen1 = sizeof(recvbuf1);  struct addrinfo *result = NULL;  struct addrinfo hints;  char str[100];  int iSendResult;  int recvbuflen = sizeof(recvbuf);  // Initialize Winsock  iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);  if (iResult != 0) {  sprintf(str,"WSAStartup failed with error: %d\r\n", iResult);  cout«str;  return 1;  }  ZeroMemory(&hints, sizeof(hints));  hints.ai_family = AF_INET;  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;  hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;  hints.ai_flags = AI_PASSIVE;  // Resolve the server address and port  iResult = getaddrinfo(NULL, DEFAULT_PORT, &hints, &result);  if ( iResult != 0 ) {  sprintf(str,"getaddrinfo failed with error: %d\r\n", iResult);  cout«str;  WSACleanup();  return 1;  }  // Create a SOCKET for connecting to server  ListenSocket = socket(result->ai_family, result->ai_socktype, result->ai_protocol);  if (ListenSocket == INVALID_SOCKET) {  sprintf(str,"socket failed with error: %ld\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  freeaddrinfo(result);  WSACleanup();  return 1;  }  // Setup the TCP listening socket  iResult = bind( ListenSocket, result->ai_addr, (int)result->ai_addrlen);  if (iResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"bind failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  freeaddrinfo(result);  closesocket(ListenSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  freeaddrinfo(result);  iResult = listen(ListenSocket, SOMAXCONN);  if (iResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"listen failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ListenSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  // Accept a client socket  ClientSocket = accept(ListenSocket, NULL, NULL);  if (ClientSocket == INVALID_SOCKET) {  sprintf(str,"accept failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ListenSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  // No longer need server socket  closesocket(ListenSocket);  // Receive until the peer shuts down the connection  do {  iResult = recv(ClientSocket, recvbuf1, recvbuflen1, 0);  if (iResult > 0) {  sprintf(str,"Bytes received: %d\r\n", iResult);  cout«str;  // Echo the buffer back to the sender  iSendResult = send( ClientSocket, recvbuf, recvbuflen, 0 );  if (iSendResult == SOCKET_ERROR) {  sprintf(str,"send failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ClientSocket);  WSACleanup();  return 1;  }  sprintf(str,"Bytes sent: %d\r\n", iSendResult);  cout«str;  }  else if (iResult == 0){  sprintf(str,"Connection closing...\r\n");  cout«str;  }  else {  sprintf(str,"recv failed with error: %d\r\n", WSAGetLastError());  cout«str;  closesocket(ClientSocket);  WSACleanup();  return 1;  }