基于linux的实时通信软件设计

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1、河 南 科 技 学 院 实 习 报 告实习课题： 基于linux的实时通信软件设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 实习时间：2013/10/05-2013/12/20 目 录1. 系统概述12. 需求分析22.1 功能需求22.2 性能需求22.3运行环境要求23. 系统设计33.1 系统总体流程图33.2系统模块设计33.2.1 转发信息模块33.2.2 用户登录模块33.2.3 群聊模块43.3 详细设计43.3.1 登录模块设计43.3.2 服务器模块53.3.3 消息格式化模块63.3.4 群聊模块74. 调试及测试84.1调试结果84.2 调试结果分析95. 设计总结10参考文

2、献11附录1211. 系统概述Linux是一种针对PC计算机和工作站得操作系统。他具有像Windows和Mac那样的功能齐全的图形用户界面。由于Linux的开源的特点，越来越多的人转而使用Linux作为PC机得操作系统。Linux系统支持三种并发方式：多进程、多线程、以及I/O多路复用。而多线程技术是并行技术中开销较小，效率较高的一种方式，与其他两种方式相比，线程占用更少的系统资源，而且效率更高，是并发技术中最常用的方式。网络聊天程序是目前应用极为广泛的一种网络软件，对于方便人们的交流沟通非常有效，同时，作为一种典型的网络应用，编写网络聊天程序是学习基于Linux的网络编程的有效方法。服务器端

3、：循环等候客户连接请求，一旦有客户连接请求，开启一个子线程接受并处理客户请求，接受来自客户的信息。然后将客户信息反转后再返回给客户端。主线程继续等待其他客户请求。服务器具有同时处理多个用户的能力。客户端：首先与服务器建立连接，然后向服务器发送数据进行交互，接受服务器的反馈信息并显示，之后继续等待用户输入直至用户输入ctrl+D结束通信。客户端接到输入ctrl+D后，客户端关闭连接并退出。本次课题设计是在使用Linux线程和Socket接口的基础上，编写网络聊天程序，从而掌握Linux应用程序开发的基本方法，练习Linux线程及Socket编程的方法，从而将所学知识融会贯通。2. 需求分析2.1

4、 功能需求本次课程设计需要完成以下功能：（1） 实现在服务器的控制下，完成多人聊天，采用单机多终端模拟方式。（2） 在服务器端，使用多线程机制，为多个用户服务。（3） 服务器能够对要求接入的客户端进行身份识别，完成聊天数据的转发，并能够将不同用户聊天记录存档。（4） 可发送文件，发送者可以取消开始或中途想放弃传达的文件，接受者可接受或拒绝传来的文件，并能够将传来的文件设定本地保存位置。2.2 性能需求（1） 可靠性高，能在由于系统问题或其它原因产生错误后，作出相对应处理，比如网络初始化失败、服务器不在线等，可以提示用户安全退出本程序，在出现不可知的错误以后，可以尽量安全的退出程序。（2） 模块

5、化设计此软件的功能，不同的模块实现不同的功能，使得软件易于以后的维护与扩展，在以后可以更好的完善本软件的功能，更方便于在工作中的应用。（3） 宜操作性，程序简单易懂，容易上手使用。2.3运行环境要求本项目开发主要完成软件开发可在Linux和windows平台下开发3. 系统设计3.1 系统总体流程图图1 系统设计流程图3.2系统模块设计3.2.1 转发信息模块 服务器定义readMessage函数用于存储要求请求连接的用户名，客户发送的信息，该消息服务器、客户端共享，客户端读取该信息，从而实现信息转发。3.2.2 用户登录模块 用户输入用户名、服务器ip地址及密码，如果通过合法性检测，则可进入

6、聊天主界面与其他人进行聊天。3.2.3 群聊模块客户端点击“发送信息”按钮，该客户端的ip地址、端口号以及信息内容一起打包写入服务器readMessage函数，客户端通过线程可以读取该客户write中的内容。3.3 详细设计3.3.1 登录模块设计图2 登录模块流程图用户登录需输入相关信息，经过相关的检测后，方可登录。登陆后可查看群聊信息，且可与其他人进行聊天3.3.2 服务器模块图3 服务器模块流程图该服务器界面用于显示用户上线与下线的信息，不可用于聊天，是用于将客户端群聊时发送的信息转发给每一个在线用户，处于一个承接的作用。3.3.3 消息格式化模块消息格式化是将用户的对应信息合成固定形式

7、进行传送。图4 消息格式化模块流程图3.3.4 群聊模块用户登陆以后，可与显示在线的任何用户进行聊天，也可与在线用户一起进行群聊。图5 群聊模块程序流程图4. 调试及测试4.1调试结果1，启动SSH Secure Shell软件后，将程序进行编译：图6 编译程序,2，编译成功后，将服务器打开：图7 打开服务器3，打开服务器以后，需输入用户名称，即可进入聊天室进行聊天：图8 准备进行聊天4，用户进行聊天：图9 用户聊天界面a图10 用户聊天界面b4.2 调试结果分析这是一个聊天室程序，可以实现群聊的功能，即当某个客户发出消息后，服务器和其他个客户端都能收到此消息。且能够显示客户端的用户名。但客户

8、端退出聊天室后，服务器和其他在线客户端会有提示。实现群聊的机制是：当某个客户端需要发送消息是，它将此消息发送给服务器，服务器再将此消息转发给各客户端，各客户端之间是无连接的，即相互之间不能直接通信。因此，在服务器中，有两个线程，主线程用来监听是否有客户端登录服务器，若有，建立与其连接的套接字，并存入在线客户序列里，辅助线程是接收转发线程，其依次读取个客户端，看是否有消息送达，若有，取出，并转发给各其他客户端。在客户端也有两个线程，主线程用来向服务器发送消息，辅助线程用来接收服务器发出的消息。5. 设计总结转眼间为期一周的嵌入式系统开发课程设计转眼就结束了，这次课程设计，我学会了许多课本上学不到

9、的东西，同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力以及学会了相互帮助，相互团结的团队精神，受益匪浅。从前的学习过程过于浮浅，只是流于表面的理解，而现在要做课程设计，就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。因为课程设计的内容比及书本中的理论知识而言，更接近于现实生活，而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程，它犹如一只拦路虎，横亘在我们的面前。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟

10、第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。感谢王老师的悉心教导和认真帮助，在我们遇到各种困难时给予我们最深刻的指导，让我们能够较顺利的完成此次课程设计。参考文献（1） 华清远见嵌入式培训中心编著 嵌入式Linux应用程序开发（第二版）人民邮电出版社 2011年7月（2） 谢小云编著嵌入式系统综合项目江西理工大学应用科学学院出版社，2011年（3） 王天苗，魏洪兴编著嵌入式系统设计与实例开发（第三看版）清华大学出版社，2007年附录/* 客户端程序 client.c */#include #include #

11、include #include #include #include #include #include #define TRUE 1#define PORT 5000static int sockfd;void recvfromserver( ) /接受服务器消息线程入口函数char mes1024;int nbytes=0;while( 1 ) memset(mes,0,sizeof(mes);nbytes=read(sockfd,mes,sizeof(mes);if(nbytes0)mesnbytes=0;printf(%sn,mes);pthread_exit(NULL);int ma

12、in(int argc, char *argv)int sockfd;char buffer1024;struct sockaddr_in server_addr;struct hostent *host;int portnumber,nbytes;char strhost16;char clientname20;char mes1024;int thr_id; /* thread ID for the newly created thread */pthread_t p_thread; /* threads structure */if(argc!=1)fprintf(stderr,Usag

13、e:%s an,argv0);exit(1);Printf (请输入服务器ip地址n);scanf(%s,strhost);if(host=gethostbyname(strhost)=NULL)fprintf(stderr,Gethostname errorn);exit(1); /* 客户程序开始建立 sockfd 描述符 */printf (正在建立套接口.n);if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)=-1)fprintf(stderr,Socket Error:%san,strerror(errno);exit(1); /* 客户程序填充服务端的

14、资料 */bzero(&server_addr,sizeof(server_addr);server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_port=htons(PORT);server_addr.sin_addr=*(struct in_addr *)host-h_addr);printf (套接口创建成功，正在链接服务器.n); /* 客户程序发起连接请求 */if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr)=-1)fprintf(stderr,C

15、onnect Error:%san,strerror(errno);exit(1); /* 连接成功了 */Printf (链接服务器成功n欢迎来到聊天室n);Printf (请输入你的用户昵称n);scanf(%s,clientname);/write(sockfd,clientname,sizeof(clientname);Printf (nn开始聊天吧（Quit断开连接）nn);thr_id = pthread_create(&p_thread, NULL, recvfromserver, NULL);while(1)memset(buffer,0,sizeof(buffer);mems

16、et(mes,0,sizeof(mes);scanf(%s,buffer);strcat(mes,clientname);strcat(mes,:);strcat(mes,buffer);/printf(main thread %sn,mes);if(write(sockfd,mes,sizeof(mes)=-1)fprintf(stderr,Write Error:%sn,strerror(errno);exit(1);if(strcmp(buffer,Quit)=0)break; /* 结束通讯 */close(sockfd);exit(0);/* 服务器程序 (server.c) */#

17、include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 1000 /在一条消息中最大的输出字符数#define LISTENQ 20 /最大监听队列#define PORT 5000 /监听端口#define MAXFD 20 /最大的在线用户数量void *get_client(void *); int sockfd,i;static int maxi=0; /maxi表示当前client数组中最大的用户的i值static int clientMAXFD;void recva

18、ndsend(void) /监听转发线程入口函数int index=0;int nbytes=0;char buffer1024;int len;int outindex=0;while(1)if(maxi0)memset(buffer,0,sizeof(buffer);nbytes=0;index+;nbytes=read(clientindex+,buffer,sizeof(buffer);printf(%d,%dn,index,clientindex);if(nbytes0)buffernbytes=0;printf( %sn,buffer);outindex=0;while(outin

19、dex=maxi)index=0;pthread_exit(NULL);int main(int argc, char *argv)int client_fdLISTENQ,clientnum=0;struct sockaddr_in server_addr;struct sockaddr_in client_addr;int sin_size,portnumber;char hello=Hello! Are You Fine?n;int thr_id; /* thread ID for the newly created thread */pthread_t p_thread; /* thr

20、eads structure */int new_fd=0;memset(client,0,sizeof(client);if(argc!=1)fprintf(stderr,Usage:%s portnumberan,argv0);exit(1); /* 服务器端开始建立 socket 描述符 */if(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)=-1)fprintf(stderr,Socket error:%sna,strerror(errno);exit(1); /* 服务器端填充 sockaddr 结构 */bzero(&server_addr,sizeof

21、(struct sockaddr_in);server_addr.sin_family=AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);server_addr.sin_port=htons(PORT); /* 捆绑 sockfd 描述符 */if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr)=-1)fprintf(stderr,Bind error:%sna,strerror(errno);exit(1);printf(服务器监听端口%d.n

22、,PORT);/* 监听 sockfd 描述符 */if(listen(sockfd,LISTENQ)=-1)fprintf(stderr,Listen error:%sna,strerror(errno);exit(1);thr_id = pthread_create(&p_thread, NULL, recvandsend, NULL);printf(欢迎来到本聊天室n);while(1)/* 服务器阻塞,直到客户程序建立连接 */if(maxi=20)printf(以达到人数上线n);continue;sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);if(new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size)=-1)fprintf(stderr,Accept error:%sna,strerror(errno);exit(1);/*fprintf(stderr,Server get connection from %sn,inet_ntoa(client_addr.sin_addr);*/clientmaxi+=new_fd;printf(n新用户进入聊天室%dn,new_fd);close(sockfd);exit(0);15