分布式系统实验报告.docx
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分布式系统实验报告
分布式系统实验报告
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实验一数据包socket应用
一、实验目的
1.理解数据包socket的应用
2.实现数据包socket通信
3.了解Java并行编程的基本方法
二、预习与实验要求
1.预习实验指导书及教材的有关内容，了解数据包socket的通信原理；
2.熟悉一种javaIDE和程序开发过程；
3.了解下列JavaAPI：
Thread、Runnable；
4.尽可能独立思考并完成实验。
三、实验环境
a）独立计算机或计算机网络；
b）Windows操作系统。
c）Jdk工具包
d）JCreatororothers
四、实验原理
1.分布式计算的核心是进程通信。
操作系统、网卡驱动程序等应用从不同抽象层面提供了对进程通信的支持，例如
Winsock、.*。
SocketAPI是一种作为IPC提供对系统低层抽象的机制。
尽管应用人
员很少需要在该层编写代码，但理解socketAPI非常重要，因为：
1，高层设施是构建于socket
API之上的，即他们是利用socketAPI提供的操作来实现；2，对于以响应时间要求较高或
运行于有限资源平台上的应用来说，socketAPI可能是最适合的。
在Internet网络协议体系结构中，传输层上有UDP和TCP两种主要协议，UDP允许在
传送层使用无连接通信传送，被传输报文称为数据包。
（是否存在面向连接的数据包
socket？
）因此数据包socket是基于UDP的不可靠IPC。
Java为数据包socketAPI提供两个类：
（1）针对socket的datagramSocket类
（2）针对数据包交换的datagramPacket类
希望使用该API发送和接收数据的进程须实例化一个datagramSocket对象，每个socekt
被绑定到该进程所在及其的某个UDP端口上。
为了向其他进程发送数据包，进程必须创建
一个代表数据包本身的对象。
该对象通过实例化一个datagramsocket对象创建。
在接收者进程中，datagramPacket对象也必须被实例化并绑定到一个本地端口上，该端
口必须与发送者数据包的定义一致。
接收进程创建一个指向字节数组的DatagramPacket，并
调用datagramSocket对象的receive方法，将DatagramPacket对象指针作为参数定义。
2.并行编程（以Java为例1）
一个线程是比进程更小的执行粒度。
Java虚拟机允许应用程序有多个执行线程同时运
行。
有两种方法来创建一个新线程的执行。
一个是声明一个类是一个线程的子类。
这个子类
应重写Thread类的run方法。
一个子类的实例可以被分配和启动。
另一种方法创建一个线
程，并同时声明一个类实现了Runnable接口（这个类要实现run方法）。
一个类的实例可以
被分配并作为参数传递给创建的线程，并启动线程。
例如：
创建一个类是Thread的子类：
classSomeThreadextendsThread{
SomeThread（）{
}
publicvoidrun（）{
...
}
}
SomeThreadp=newSomeThread（）;
（）;
创建一个实现Runnable接口的类并传递给线程：
classSomeRunimplementsRunnable{
SomeRun（）{
}
publicvoidrun（）{
...
}
}
SomeRunp=newSomeRun（143）;
newThread（p）.start（）;
当一个实现Runnable接口的类被执行时，可以没有子类。
实例化一个Thread实例，并
通过自身作为目标线程。
在大多数情况下，如果你只打算重写的run（）方法，并没有其它的线程方法，应使用Runnable接口。
因为类不应该被继承，除非程序员有意修改或增强类
的基本行为。
五、实验内容
1.构建客户端程序
（1）构建datagramSocket对象实例
（2）构建DatagramPacket对象实例，并包含接收者主机地址、接收端口号等信息
（3）调用datagramSocket对象实例的send方法，将DatagramPacket对象实例作为参
数发送。
2.构建服务器端程序
（1）构建datagramSocket对象实例，指定接收的端口号。
（2）构建DatagramPacket对象实例，用于重组接收到的消息。
（3）调用datagramSocket对象实例大家receive方法，进行消息接收，并将
DatagramPacket对象实例作为参数。
六、实验报告
1.客户端和服务器端程序的伪代码；
客户端：
importclassClient{
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsIOException
{
etBytes（）;
如何避免数据包丢失而造成的无限等待问题？
答：
我认为可在发包时设定一个定时器，若发出去的包在一定时间内没有收到答应，则再发一次。
为了避免接受者接到重复的包，可以给数据包加个序号，接受者收包时查看序号即可。
2.如何实现全双工的数据包通信？
答：
利用端口套接字之间的通信功能。
实验二流式socket应用
一、实验目的
1.理解流式socket的原理
2.实现流式socket通信
二、预习与实验要求
1.预习实验指导书及教材的有关内容，了解流式socket的通信原理；
2.熟悉java环境和程序开发过程；
3.尽可能独立思考并完成实验。
三、实验环境
a）独立计算机；
b）Windows操作系统;
c）Jdk工具包
四、实验原理
SocketAPI是一种作为IPC提供低层抽象的机制。
尽管应用人员很少需要在该层编写代
码，但理解socketAPI非常重要，因为：
1，高层设施是构建于socketAPI之上的，即他们
是利用socketAPI提供的操作来实现；2，对于以响应时间要求较高或运行于有限资源平台
上的应用来说，socketAPI可能是最适合的。
在Internet网络协议体系结构中，传输层上有UDP和TCP两种主要协议，UDP允许使
用无连接通信传送，被传输报文称为数据包。
而TCP则允许面向连接的可靠通信，这种IPC
称为流式socket。
Java为流式socketAPI提供两类socket
（1）式用于连接的连接socket
（2）式用于数据交换的数据socket。
五、实验内容
1.构建客户端程序和服务器端程序都需要的MystreamSocket类，定义继承自javaSocket
的sendMessage和receiveMessage方法
2.构建客户端程序
（1）创建一个MyStreamsocket的实例对象，并将其指定接收服务器和端口号
（2）调用该socket的receiveMessage方法读取从服务器端获得的消息
3.构建服务器端程序
（1）构建连接socket实例，并与指定的端口号绑定，该连接socket随时侦听客户
端的连接请求
（2）创建一个MyStreamsocket的实例对象
（3）调用MyStreamsocket的实例对象的sendMessage方法，进行消息反馈。
六、实验报告
1.应用程序的结构图，说明程序之间的关系；
2.程序的伪代码。
公用服务功能：
import.*;
import.*;
publicclassMystreamSocketextendsSocket{
privateSocketsocket;
privateBufferedReaderinput;
privatePrintWriteroutput;
ava：
importclassClient{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
try{
InetAddresshostname=（"localhost"）;
MystreamSocketmss=newMystreamSocket（hostname,12345）;
（"我是客户端，我请求连接！
"）;
（）;
}catch（IOExceptione）{
tart（）;
}
}catch（IOExceptione）{
如何实现全双工的流式socket通信？
答：
服务端监听端口，每当有一个连接请求发来时，就与其建立新的连接，然后利用其提供的功能进行通信。
2.如何实现安全socketAPI？
答：
注意在通信过程中的各种异常情况的捕获与处理。
3.如何实现1对多的并发？
答：
在服务端使用多线程。
实验三客户/服务器应用开发
一、实验目的
1.验证daytime和echo程序，
2.实现包socket支撑的C/S模式IPC机制
3.实现流式socket支撑的C/S模式IPC机制
二、预习与实验要求
1.预习实验指导书及教材的有关内容，了解daytime和echo要提供的具体服务内容；
2.复习包socket和流式socket的实现原理；
3.实验前认真听讲，服从安排。
尽可能独立思考并完成实验。
三、实验环境
a）独立计算机；
b）Windows操作系统。
c）Jdk工具包
四、实验原理
C/S模式是主要的分布式应用范型，其设计的目的是提供网络服务。
网络服务指如
daytime、telnet、ftp和WWW之类的允许网络用户共享资源的服务。
要构建C/S范型的应用就必须解决以下一些关键问题：
（1）如何通过会话实现多个用户的并发问题
（2）如何定义客户和服务器在服务会话期间必须遵守的协议
（3）服务定位问题
（4）进程间通信和事件同步问题：
语法、语义和响应
（5）数据表示问题
在解决了这些问题的基础上，C/S范型必须遵从3层结构的软件体系结构：
（1）表示层，提供与客户端进行交互的界面
（2）应用逻辑层，定义服务器和客户端要处理的主要事务的业务逻辑
（3）服务层，定义应用逻辑层所需要的底层支持技术，例如定义其IPC机制里的
receive方法和send方法等。
五、实验内容
1.构建用数据包socket实现的daytime客户端程序
（1）构建表示层程序
（2）构建应用逻辑层程序
（3）构建服务层程序
2.构建用数据包socket实现的daytime服务器端程序
（1）构建表示层和应用逻辑层程序
（2）构建服务层程序
（3）构建服务层程序所需要的下层程序
（它封装了客户端的消息和地址）
3.构建用流式socket实现的daytime应用程序包
4.构建用数据包socket实现的echo应用程序包
5.构建用流式socket实现的echo应用程序包
六、实验报告
1.用数据包socket实现的daytime应用程序包的构架，列明各程序之间的关系；
客户端：
服务端：
代码：
客户端：
import.*;
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;
}
}
服务端：
import.*;
import
publicclassDaytimeServer1{
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;
}
}
2.用流式socket实现的daytime应用程序包的构架，列明各程序之间的关系；
客户端：
服务端：
共有的：
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{
Str
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