中南大學分布式系統

實驗報告目錄（我選做4題，按住Ctrl點擊目錄條可直達，wps下有效）實驗一數據包socket應用. 4一、實驗目的. 4二、預習與實驗要求. 4三、實驗環境. 4四、實驗原理. 4五、實驗內容. 6六、實驗報告. 7七、思考題. 7實驗二流式soCket應用8TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、實驗目的. 8\o"CurrentDocument"二、預習與實驗要求. 8\o"CurrentDocument"三、實驗環境. 8\o"CurrentDocument"四、實驗原理. 8\o"CurrentDocument"五、實驗內容. 9\o"CurrentDocument"六、實驗報告. 9七、思考題. 11實驗三客戶/實驗三客戶/服務器應用開發 11\o"CurrentDocument"一、實驗目的. 11\o"CurrentDocument"二、預習與實驗要求. 11\o"CurrentDocument"三、實驗環境. 11\o"CurrentDocument"四、實驗原理. 12\o"CurrentDocument"五、實驗內容. 12\o"CurrentDocument"六、實驗報告. 13\o"CurrentDocument"實驗九虛擬機的使用與Linux系統的安裝 37\o"CurrentDocument"、實驗目的. 37\o"CurrentDocument"、實驗內容和步驟 . 38、實驗結果. 40實驗一數據包socket應用實驗一數據包socket應用一、實驗目的理解數據包socket的應用2.實現數據包socket通信3.了解Java并行編程的基本方法二、預習與實驗要求預習實驗指導書及教材的有關內容，了解數據包socket的通信原理2.熟悉一種javaIDE和程序開發過程；3.了解下列JavaAPI：Thread、Runnable；4.盡可能獨立思考并完成實驗。三、實驗環境a)獨立計算機或計算機網絡；b)Windows操作系統。c)Jdk工具包d)JCreatororothers四、實驗原理1.分布式計算的核心是進程通信。操作系統、網卡驅動程序等應用從不同抽象層面提供了對進程通信的支持，例如Winsock、*。SocketAPI是一種作為IPC提供對系統低層抽象的機制。盡管應用人員很少需要在該層編寫代碼，但理解socketAPI非常重要，因為：1，高層設施是構建于socket或運行于有限資源平臺上的應用來說， socketAPI可能是最適合的。在Internet 網絡協議體系結構中，傳輸層上有 UDP和TCP兩種主要協議，UDP允許在傳送層使用無連接通信傳送，被傳輸報文稱為數據包。（是否存在面向連接的數據包socket）因此數據包socket是基于UDP的不可靠IPC。Java為數據包socketAPI提供兩個類：（1） 針對socket的datagramSocket類（2） 針對數據包交換的datagramPacket類希望使用該API發送和接收數據的進程須實例化一個 datagramSocket對象，每個socekt被綁定到該進程所在及其的某個 UDP端口上。為了向其他進程發送數據包，進程必須創建一個代表數據包本身的對象。該對象通過實例化一個datagramsocket對象創建。在接收者進程中，datagramPacket對象也必須被實例化并綁定到一個本地端口上，該端口必須與發送者數據包的定義一致。接收進程創建一個指向字節數組的 DatagramPacket，并調用datagramSocket對象的receive方法，將DatagramPacket對象指針作為參數定義。并行編程（以Java為例1）一個線程是比進程更小的執行粒度。 Java虛擬機允許應用程序有多個執行線程同時運行。有兩種方法來創建一個新線程的執行。一個是聲明一個類是一個線程的子類。這個子類應重寫Thread類的run方法。一個子類的實例可以被分配和啟動。另一種方法創建一個線程，并同時聲明一個類實現了 Runnable接口（這個類要實現run方法）。一個類的實例可以被分配并作為參數傳遞給創建的線程，并啟動線程。例如：創建一個類是Thread的子類：classSomeThreadextendsThread{SomeThread(){publicvoidrun(){}}SomeThreadp=newSomeThread();()；創建一個實現Runnable接口的類并傳遞給線程：classSomeRunimplementsRunnable{SomeRun(){}publicvoidrun(){}}SomeRunp=newSomeRun(143);newThread(p).start();當一個實現Runnable接口的類被執行時，可以沒有子類。實例化一個 Thread實例，并通過自身作為目標線程。在大多數情況下，如果你只打算重寫的run()方法，并沒有其它的線程方法，應使用Runnable接口。因為類不應該被繼承，除非程序員有意修改或增強類的基本行為。五、實驗內容構建客戶端程序(1)構建datagramSocket對象實例(2)構建DatagramPacket對象實例，并包含接收者主機地址、接收端口號等信息(3)調用datagramSocket對象實例的send方法，將DatagramPacket對象實例作為參數發送。(1)構建datagramSocket對象實例，指定接收的端口號。(2)構建DatagramPacket對象實例，用于重組接收到的消息。(3)調用datagramSocket 對象實例大家receive方法，進行消息接收，并將構建服務器端程序DatagramPacket對象實例作為參數。六、實驗報告客戶端和服務器端程序的偽代碼；客戶端：importclassClient{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{etBytes();r：!SflrificM[JM*OHUF)kaiwanxiao農蟲n.MiMjiMi(30174MI911冃 [?KKUi■”*曰^-” ?r■1*砧?■匸整+四rcwiz亞冃聊i川“嚴油百e弘1an」oi.,b；jr4?霏滬*i汕"和冃口冃上牛n;丼:魏憫尊己經戟到i□KHS'9 ■XJt[血甬陽Ja□St.申SI.諫了c-PrLHJ. duTtfl.lffll (zoi?'ffij3館息巳經上到！如何避免數據包丟失而造成的無限等待問題答：我認為可在發包時設定一個定時器，若發出去的包在一定時間內沒有收到答應，則再發一次。為了避免接受者接到重復的包，可以給數據包加個序號，接受者收包時查看序號即可。如何實現全雙工的數據包通信答：利用端口套接字之間的通信功能。實驗二流式socket應用一、實驗目的1.理解流式socket的原理2.實現流式socket通信二、預習與實驗要求1.預習實驗指導書及教材的有關內容，了解流式socket的通信原理；2.熟悉java環境和程序開發過程；盡可能獨立思考并完成實驗。三、實驗環境a)獨立計算機；b)Windows操作系統;c)Jdk工具包四、實驗原理SocketAPI是一種作為IPC提供低層抽象的機制。盡管應用人員很少需要在該層編寫代碼，但理解socketAPI非常重要，因為：1，高層設施是構建于socketAPI之上的，即他們是利用socketAPI提供的操作來實現；2，對于以響應時間要求較高或運行于有限資源平上的應用來說，socketAPI可能是最適合的。通信傳送，被傳輸報文稱為數據包。而TCP則允許面向連接的可靠通信，這種IPC稱為流式socket。Java為流式socketAPI 提供兩類socket⑴式用于連接的連接socket(2)式用于數據交換的數據 socket。五、實驗內容構建客戶端程序和服務器端程序都需要的 MystreamSocket類，定義繼承自javaSocket的sendMessage和receiveMessage方法構建客戶端程序(1)創建一個MyStreamsocket的實例對象，并將其指定接收服務器和端口號(2)調用該socket的receiveMessage方法讀取從服務器端獲得的消息構建服務器端程序(1)構建連接socket實例，并與指定的端口號綁定，該連接socket隨時偵聽客戶端的連接請求(2) 創建一個MyStreamsocket的實例對象(3)調用MyStreamsocket的實例對象的sendMessage方法，進行消息反饋。六、實驗報告應用程序的結構圖，說明程序之間的關系；A*m><rlientw* |i.?《kformi*plib(■^111 pBiitikirl*ri?tt2■程序的偽代碼。公用服務功能import.*;import.*;publicclassMystreamSocketextendsSocket{privateSocketsocket;privateBufferedReaderinput;privatePrintWriteroutput;ava:importclassClient{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{InetAddresshostname=("localhost");MystreamSocketmss=newMystreamSocket(hostname,12345);("我是客戶端，我請求連接！");();}catch(IOExceptione){tart();}}catch(IOExceptione){

答：服務端監聽端口，每當有一個連接請求發來時，就與其建立新的連接，的功能進行通信。2.如何實現安全socketAPI答：注意在通信過程中的各種異常情況的捕獲與處理如何實現1對多的并發答：在服務端使用多線程。實驗三客戶/服務器應用開發一、實驗目的1.驗證daytime和echo程序，2.實現包socket支撐的C/S模式IPC機制3.實現流式socket支撐的C/S模式IPC機制二、預習與實驗要求1.預習實驗指導書及教材的有關內容，了解daytime和echo要提供的具體服務內容2.復習包socket和流式socket的實現原理；實驗前認真聽講，服從安排。盡可能獨立思考并完成實驗。三、實驗環境a)獨立計算機；b)Windows操作系統。c)Jdk工具包四、實驗原理C/S模式是主要的分布式應用范型，其設計的目的是提供網絡服務。網絡服務指如daytime、telnet、ftp和WWV之類的允許網絡用戶共享資源的服務。要構建C/S范型的應用就必須解決以下一些關鍵問題：（1） 如何通過會話實現多個用戶的并發問題（2） 如何定義客戶和服務器在服務會話期間必須遵守的協議（3） 服務定位問題（4） 進程間通信和事件同步問題：語法、語義和響應（5） 數據表示問題在解決了這些問題的基礎上，C/S范型必須遵從3層結構的軟件體系結構：（1） 表示層，提供與客戶端進行交互的界面（2） 應用邏輯層，定義服務器和客戶端要處理的主要事務的業務邏輯（3） 服務層，定義應用邏輯層所需要的底層支持技術，例如定義其IPC機制里的receive方法和send方法等。五、實驗內容構建用數據包socket實現的daytime客戶端程序（1）構建表示層程序（2） 構建應用邏輯層程序（3） 構建服務層程序構建用數據包socket實現的daytime服務器端程序（1） 構建表示層和應用邏輯層程序（2） 構建服務層程序（3） 構建服務層程序所需要的下層程序（它封裝了客戶端的消息和地址）構建用流式socket實現的daytime應用程序包

4.構建用數據包socket實現的echo應用程序包5.構建用流式socket實現的echo應用程序包六、實驗報告各戶端:1■用數據包socket實現的daytime應用程序包的構架，列明各程序之間的關系;各戶端:服務端:DayttncClicfttlf ■■?■IDavlimcCJleniHclpcrl !1 叫y%服務端:DayttncClicfttlf ■■?■IDavlimcCJleniHclpcrl !1 叫y%iMyChcntDuligramf#fII■1■1Socket11電IJa111IhTb*■■z*Frt3LVCMciMgc0-q 扌1Ditd^mmSucLct\T?ST\rrD:vpr；im^ndMesiaix1iJ:\T?ST\rrD:vpr；im^ndMesiaix1iJ:JL'tlVjMo-JLj/kllCSeokr()rjirSockjt代碼：客戶端:publicclassDaytimeClient1{publicstaticvoidmain(String[]args){InputStreamReaderis=newInputStreamReader;BufferedReaderbr=newBufferedReader(is);try{"WelcometotheDaytimeclient.\n"+"Whatisthenameoftheserverhost");StringhostName=();if()==0)hostName="localhost"; ;publicclassDaytimeClientHelper1{publicstaticStringgetTimestamp(StringhostName,StringportNum){Stringtimestamp=""try{InetAddressserverHost=(hostName);intserverPort=(portNum);import.*;publicclassMyClientDatagramSocketextendsDatagramSocket{staticfinalintMAX_LEN=100;MyClientDatagramSocket()throwsSocketException{super();}MyClientDatagramSocket(intportNo)throwsSocketException{super(portNo);}publicvoidsendMessage(InetAddressreceiverHost,intreceiverPort,Stringmessage)throwsIOException{byte[]sendBuffer();DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(sendBuffer,,receiverHost,receiverPort);(datagram);}publicStringreceiveMessage()throwsIOException{byte[]receiveBuffer=newbyte[MAX_LEN];DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(receiveBuffer,MAX_LEN);(datagram);Stringmessage=newString(receiveBuffer);returnmessage;}}服務端：import.*;importpublicclassDaytimeServer1{publicstaticvoidmain(String[]args){intserverPort=13;if==1)serverPort=(args[0]);try{MyServerDatagramSocketmySocket=newMyServerDatagramSocket(serverPort);"Daytimeserverready.");while(true){DatagramMessagerequest=();"Requestreceived");Datetimestamp=newDate();"timestampsent:"+());(),(),());}catch(Exceptionex){"Thereisaproblem:"+ex);import.*;import.*;publicclassMyServerDatagramSocketextendsDatagramSocket{staticfinalintMAX_LEN=100;MyServerDatagramSocket(intportNo)throwsSocketException{super(portNo);}publicvoidsendMessage(InetAddressreceiverHost,intreceiverPort,Stringmessage)throwsIOException{byte[]sendBuffer();DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(sendBuffer,,receiverHost,receiverPort);(datagram);publicStringreceiveMessage()throwsIOException{byte[]receiveBuffer=newbyte[MAX_LEN];DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(receiveBuffer,MAX_LEN);(datagram);Stringmessage=newString(receiveBuffer);returnmessage;}publicDatagramMessagereceiveMessageAndSender()throwsIOException{byte[]receiveBuffer=newbyte[MAX_LEN];DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(receiveBuffer,MAX_LEN);(datagram);DatagramMessagereturnVal=newDatagramMessage();(newString(receiveBuffer),(),());returnreturnVal;}}import.*;publicclassDatagramMessage{privateStringmessage;privateInetAddresssenderAddress;privateintsenderPort;publicvoidputVal(Stringmessage,InetAddressaddr,intport){=message;=addr;=port;}publicStringgetMessage(){return;}publicInetAddressgetAddress(){return;}publicintgetPort(){return;}}客戶端：2.用流式socket實現的daytime應用程序包的構架，列明各程序之間的關系客戶端：Ln*■fDaytimrCLicntHelpdAJ礎**71■Va?iFH 4 _r &rr.a*Cl尹_?33■ v襯」h3.A*■各u***?—二「()p.二nvkMNdgn(」"ccs.<r;Mcsb4gcAlMl尹=自二import.*;import.*;publicclassMyStreamSocketextendsSocket{privateSocketsocket;privateBufferedReaderinput;privatePrintWriteroutput;MyStreamSocket(InetAddressacceptorHost,intacceptorPort)throwsSocketException,IOException{socket=newSocket(acceptorHost,acceptorPort);setStreams();}MyStreamSocket(Socketsocket)throwsIOException{=socket;setStreams();}privatevoidsetStreams()throwsIOException{InputStreaminStream=();input=newBufferedReader(newInputStreamReader(inStream));OutputStreamoutStream=();output=newPrintWriter(newOutputStreamWriter(outStream));}publicvoidsendMessage(Stringmessage)throwsIOException{(message);();}publicStringreceiveMessage()throwsIOException{Stringmessage=();returnmessage;客戶端：import.*;publicclassDaytimeClient2{publicstaticvoidmain(String[]args){InputStreamReaderis=newInputStreamReader;BufferedReaderbr=newBufferedReader(is);try{"WelcometotheDaytimeclient.\n"+"Whatisthenameoftheserverhost");StringhostName=();if()==0)hostName="localhost";"Whatistheportnumberoftheserverhost");StringportNum=();if()==0)portNum="13";"Hereisthetimestampreceivedfromtheserver"+(hostName,portNum));}catch(Exceptionex){();import.*;publicclassDaytimeClientHelper2{publicstaticStringgetTimestamp(StringhostName,StringportNum)throwsException{Stringtimestamp="";InetAddressserverHost=(hostName);intserverPort=(portNum);"Connectionrequestmade");serverPort);MyStreamSocketmySocket=newMyStreamSocket(serverHost,serverPort);timestamp=();();returntimestamp;}}服務端：import.*;import.*;importpublicclassDaytimeServer2{publicstaticvoidmain(String[]args){intserverPort=13;if==1)serverPort=(args[0]);try{ServerSocketmyConnectionSocket=newServerSocket(serverPort);"Daytimeserverready.");while(true){"Waitingforaconnection.");MyStreamSocketmyDataSocket=newMyStreamSocket());"Aclienthasmadeconnection.");Datetimestamp=newDate();"timestampsent:"+());());();}}catch(Exceptionex){();}}}3.用數據包socket實現的echo應用程序包的構架，列明各程序之間的關系；客戶1口址a卻cvhomessage■ethomessage

客戶端:publicclassEchoClient1{staticfinalStringendMessage=".";publicstaticvoidmain(String[]args){InputStreamReaderis=newInputStreamReader;BufferedReaderbr=newBufferedReader(is);try{"WelcometotheEchoclient.\n"+"Whatisthenameoftheserverhost");StringhostName=();if()==0)hostName="localhost";"Whatistheportnumberoftheserverhost");StringportNum=();if()==0)portNum="7777";EchoClientHelper1helper=newEchoClientHelper1(hostName,portNum);booleandone=false;Stringmessage,echo;while(!done){

"Enteralinetoreceiveanechobackfromtheserver,"toquit.");+"orasingleperoidtoquit.");message=();if(()).equals(endMessage)){done=true;();}else{echo=(message);}}}catch(Exceptionex){();import.*;import.*;publicclassEchoClientHelper1{privateMyClientDatagramSocketmySocket;privateInetAddressserverHost;privateintserverPort;EchoClientHelper1(StringhostName,StringportNum)throwsSocketException,UnknownHostException{=(hostName);=(portNum);=newMyClientDatagramSocket();}publicStringgetEcho(Stringmessage)throwsSocketException,IOException{Stringecho="";(serverHost,serverPort,message);echo=();returnecho;}publicvoiddone()throwsSocketException{();}}import.*;import.*;publicclassMyClientDatagramSocketextendsDatagramSocket{staticfinalintMAX_LEN=100;MyClientDatagramSocket()throwsSocketException{super();}MyClientDatagramSocket(intportNo)throwsSocketException{super(portNo);}publicvoidsendMessage(InetAddressreceiverHost,intreceiverPort,Stringmessage)throwsIOException{byte[]sendBuffer();DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(sendBuffer,,receiverHost,receiverPort);(datagram);}publicStringreceiveMessage()

throwsIOException{byte[]receiveBuffer=newbyte[MAX_LEN];DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(receiveBuffer,MAX_LEN);(datagram);Stringmessage=newString(receiveBuffer);returnmessage;}服務端：import.*;publicclassEchoServer1{publicstaticvoidmain(String[]args){intserverPort=1117;if==1)serverPort=(args[0]);newtry{newMyServerDatagramSocketmySocketMyServerDatagramSocket(serverPort);"Echoserverready.");while(true){DatagramMessagerequest=();"Requestreceived");Stringmessage=();"messagereceived:"+message);(),(),message);catch(Exceptionex){();import.*;import.*;publicclassMyServerDatagramSocketextendsDatagramSocket{staticfinalintMAX_LEN=100;MyServerDatagramSocket(intportNo)throwsSocketException{super(portNo);}publicvoidsendMessage(InetAddressreceiverHost,intreceiverPort,Stringmessage)throwsIOException{byte[]sendBuffer();DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(sendBuffer,,receiverHost,receiverPort);(datagram);}publicStringreceiveMessage()throwsIOException{byte[]receiveBuffer=newbyte[MAX_LEN];DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(receiveBuffer,MAX_LEN);(datagram);Stringmessage=newString(receiveBuffer);returnmessage;}publicDatagramMessagereceiveMessageAndSender()throwsIOException{byte[]receiveBuffer=newbyte[MAX_LEN];DatagramPacketdatagram=newDatagramPacket(receiveBuffer,MAX_LEN);(datagram);DatagramMessagereturnVal=newDatagramMessage();(newString(receiveBuffer),(),());returnreturnVal;}}import.*;publicclassDatagramMessage{privateStringmessage;privateInetAddresssenderAddress;privateintsenderPort;publicvoidputVal(Stringmessage,InetAddressaddr,intport){=message;=addr;=port;}publicStringgetMessage(){return;publicInetAddressgetAddress(){return;}publicintgetPort(){return;}}4.用流式socket實現的echo應用程序包的構架，列明各程序之間的關系EchoScnrr?當戶1窖戶2import.*;import.*;publicclassMyStreamSocketextendsSocket{privateSocketsocket;privateBufferedReaderinput;privatePrintWriteroutput;MyStreamSocket(InetAddressacceptorHost,intacceptorPort)throwsSocketException,IOException{socket=newSocket(acceptorHost,acceptorPort);setStreams();}MyStreamSocket(Socketsocket)throwsIOException{=socket;setStreams();}privatevoidsetStreams()throwsIOException{InputStreaminStream=();input=newBufferedReader(newInputStreamReader(inStream));OutputStreamoutStream=();output=newPrintWriter(newOutputStreamWriter(outStream));}publicvoidsendMessage(Stringmessage)throwsIOException{(message);();}publicStringreceiveMessage()throwsIOException{Stringmessage=();returnmessage;}}客戶端：import.*;publicclassEchoClient2{staticfinalStringendMessage=".";publicstaticvoidmain(String[]args){InputStreamReaderis=newInputStreamReader;BufferedReaderbr=newBufferedReader(is);try{"WelcometotheEchoclient.\n"+"Whatisthenameoftheserverhost");StringhostName=();if()==0)hostName="localhost";"Whatistheportnumberoftheserverhost");StringportNum=();if()==0)portNum="7";EchoClientHelper2helper=newEchoClientHelper2(hostName,portNum);booleandone=false;Stringmessage,echo;while(!done){"Enteralinetoreceiveanecho"+"fromtheserver,orasingleperiodtoquit.");message=();if(()).equals(endMessage)){done=true;();else{echo=(message);}catch(Exceptionex){();}}}import.*;import.*;publicclassEchoClientHelper2{staticfinalStringendMessage=".";privateMyStreamSocketmySocket;privateInetAddressserverHost;privateintserverPort;EchoClientHelper2(StringhostName,StringportN