Chat Room (Client and Server Model)

Homework 2

OutlineRelated knowledgeRequired FunctionFunction and input/outputDemoReferences

Related knowledgeclient-server model

Detail: Server Algorithms

http://www.eli.sdsu.edu/courses/spring95/cs596_3/notes/servertypes/lect3.html

Concurrent Connection-Oriented Model

Concurrent Servers (Single-Process) (80 points)

Concurrent Servers (Master and Slave) (20 points)

Concurrent Servers (Master and Pre-allocated Slave) (option 加學期總成績五分以上)

Concurrent Servers (Thread) (option)

Concurrent Servers (Single-Process)(1/5)

Server端Socket Listen Port負責Listen處理所有client連線建立要求(綠1)，當Server accept連線時(綠２)，在mapping到新的socket(綠３)負責處理與client通訊[Single-Process中利用select()I/O多工指令來得知各個sockets是否有訊息需要處理]

Concurrent Servers (Single-Process)(2/5)

select()synchronous I/O multiplexing

SYNOPSISint select(int n, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

Macro utilities: FD_ZERO(&set); /* empties the set */FD_SET(fd,&set); /* adds FD to the set */FD_CLR(fd,&set); /* removes FD from the set */ FD_ISSET(fd,&set) /* true if FD is in the set */

Concurrent Servers (Single-Process)(3/5)

PARAMETERSnumfds: the number of file descriptors to watch. readfds: the file descriptor to watch for readability. writefds: the file descriptors to watch for writabilityexceptfds: the file descriptor to watch exceptions. timeout: the timeout value

DESCRIPTIONMakes the calling task sleep until some conditions on the file descriptors become true or until a timeout value expires. There are three conditions for which files may be tested:

with readfds: Can the file be read? with writefds: Can the file be written? with exceptfds: Is there any exception pending on the file?

Whenever one of the conditions on one the specified files is true, the call returns.

Concurrent Servers (Single-Process)(4/5)

Concurrent Servers (Single-Process)(5/5)

Concurrent Servers (Single-Process)流程

1. 建立socket並bind socket port，將socket fd加至fd_set名單中。2. 使用select()來等待fd_set名單中sockets的I/O動作。3. 若fd_set名單中listen port connection的socket為ready，用

accept來接收新的連線， mapping到新的socket，並將socket fd加至fd_set名單中名單中。

4. 若fd_set名單中其他sockets為ready，用read()來讀取sockets的訊息，並做相對的處理，在用write()將訊息透過socket傳至clients。

5. 回到步驟2繼續運作。

Concurrent Servers (Master and Slave)(1/3)

Master process負責接受連結(綠1)，並Check client是否要建立新的聊天室(綠2)，假設如果要建立新的聊天室(綠3)，master process就fork() 出新的(slave) processes，每一個slave process負責一個聊天室，並將accept後的socket加入新的討論區fd_set名單中(綠4)，用select指令來偵測聊天室內各個sockets的要求

ClientTom

Server Chat Room Master and Slave Model

Listen port

ClientChen Client

Mary

1

2

4 Connection Connection

是否要建立chat room

S

Master process

S S

3

加入chat room

Slave (child) process

否

是

程式討論區K書區

S=Socket

fd_set

Concurrent Servers (Master and Slave)(2/3)

Concurrent Servers (Master and Slave)(3/3)

Concurrent Servers (Master and Slave)的流程

Master 1. 建立socket、bind socket port，並listen portMaster 2. 如有聽到client要建立連線，就accept並接收client request，並看此client是要加入聊天室或是要產生新的聊天室[fork() (slave) process處理]。

Slave 1. 在被建立時接收連結訊息。Slave 2. 用select來等待fd_set名單中sockets的I/O動作，並利用read 和write來收、送訊息。Slave 3. 於所有client connections中斷時，slave process就destroy。

Concurrent Servers (Master and Pre-allocated Slave)(1/3)

在一些大型BBS系統中，會事先fork出一些slave processes放在pool中，開新聊天室時直接讓先前fork好的slave process去負責，加快建立速度，關閉聊天室時再將之放回pool中，圖中1、2、5步驟與Master and Slave一樣，當要建立聊天室時，先去pool找(綠3)是否還有process可用，如果有就不fork()，直接從pool中拿出來用(綠4)

Concurrent Servers (Master and Pre-allocated Slave)(2/3)

Concurrent Servers (Master and Pre-allocated Slave)(3/3)

Concurrent Servers (Thread)fork()動作：

執行與parent一樣的程式碼，並複製parent process記憶體內容和所有descriptors

問題:parent和child process必須靠interprocess communication來傳遞資訊的問題

Thread動作：

執行與parent一樣的程式碼，但parent和child process共享相同記憶體的特質，可大幅減短產生child process的時間

問題：共享變數和descriptors，所以會有data synchronization的問題master & slave processes裡使用的函式在threads應用程式中不一定為thread-safe

解決方式：用thread-specific data的技巧pthread_setspecific() to set a value to thread-specific datapthread_getspecific() to retrieve the current value

Required Function(1/2)

Note:實作時畫面與指令名稱不需與投影片一樣，但功能都要有，同時如果有興趣的同學功能還可以外加，分數也會外加。

當使用者連上server後，必須提供以下功能：1.查詢現有聊天室及主題、各聊天室成員2.使用者可選加入現有聊天室，或者開新聊天室，並決定為開放式或封閉式，當使用者欲加入封閉式聊天室時，系統需送訊息給開此聊天室的室長，由室長決定是否允許新成員加入。

3.可執行指令包括:/Room => 顯示目前所有聊天室及主題/Command => 顯示所有能夠執行的指令及其用法/Member => 顯示目前所有聊天室及成員/Join + Room_Id => 加入指定聊天室/Create +｀-o＇ /｀-c＇+ Topic => 開新的聊天室，並指 定

聊天室為開放或封閉與主題

Required Function(2/2)

當使用者正式進入聊天室之後，必須能執行以下的指令：

Help => 顯示聊天室內所有指令及其用法Who => 列出聊天室裡的所有使用者及其上線位址Broadcast=> 將使用者說的訊息告知所有使用者Talkto => 將使用者說的訊息告知指定的使用者Bye => 離開聊天室其中封閉式聊天室的室長另外可執行兩個指令:

Admit + User_Id => server詢問，室長同意使用者加入時用Reject + User_Id => server詢問，室長拒絕使用者加入時用

Function and input/output(1/4)root # chat_client 192.168.15.127 7777login: chen進入Server後畫面如下：

歡迎光臨XXXXXServer

以下指令供您操作

***********************************************************

/Room => 顯示目前所有聊天室及主題

/Command =>顯示所有能夠執行的指令及其用法

/Member => 顯示目前所有聊天室及成員

/Join + Room_Id =>加入指定聊天室

/ Create +｀-o＇ /｀-c＇+ Topic => 開新的聊天室，並指定聊天室為開放或封閉與主題

Function and input/output(2/4)進入聊天室後畫面如下：

*************************************************/Help => 顯示聊天室內所有指令及其用法

/Who => 列出聊天室裡的所有使用者及其上線位址

/Broadcast => 將使用者說的訊息告知所有使用者

/Talkto => 將使用者說的訊息告知指定的使用者

/Bye => 離開聊天室

Function and input/output(3/4)

>/Room

1.程式討論 open

2.攝影討論 open

3.美食討論 close

>/Join 2

室長Chen 歡迎您的加入！

> /who

1.Chen 192.168.15.1

Function and input/output(4/4)>怎樣才能拍出淺景深？Chen：怎樣才能拍出淺景深？Tom：光圈、拍攝物距離、焦長都有影響Mary：我懂了謝謝，再見！>再見Chen：再見Tom ：再見Mary離開[攝影討論]了

DemoDealline：2006-6-27並交source code

格式：Hw2_學號.tar.gz

ReferencesLinux C/C++ 網路程式設計

Linux Programming by Example

Linux 系統程式實例設計

Unix Network Programming

Internetworking with TCP/IP Volume III

Thread-Specific Data and Signal Handling in Multi-Threaded Applications

http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010218690http://tlsj.tenlong.com.tw/WebModule/BookSearch/bookSearchViewAction.do?isbn=0131429647&sid=21420http://tlsj.tenlong.com.tw/WebModule/BookSearch/bookSearchViewAction.do?isbn=9574422801&sid=27523http://tlsj.tenlong.com.tw/WebModule/BookSearch/bookSearchViewAction.do?isbn=0131230522&sid=20140http://tlsj.tenlong.com.tw/WebModule/BookSearch/bookSearchViewAction.do?isbn=013260969X&sid=388http://www.linuxjournal.com/article/2121http://www.linuxjournal.com/article/2121

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