Материал: Курсовая Рахимов Е.К. Бфи1901

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций

Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

_____________________________________________________________

Кафедра Системного программирования

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

на тему:

«ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ МЕЖПРОЦЕССНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ»

Выполнил:

студент Рахимов Егор Константинович

(Ф.И.О.)

группа_______БФИ1901_________

Проверил:

Алексанян Диана Ашотовна - ассистент

(Ф.И.О., должность преподавателя)

Оценка_________________________

Дата ___________________________

Москва 2021

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 4

1.1 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ 4

2 ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 4

3 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 4

4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 4

5 РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА 5

6 ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОГРАММЫ 6

7 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГРАММЫ 6

8 ИСХОДНЫЙ КОД 8

8.1 ИСХОДНЫЙ КОД ПЕРВОГО СЕРВЕРА 8

8.1.1 Файл «Program.cs» 8

8.1.2 Файл «Form1.cs» 9

8.1.3 Файл «Server2.cs» 22

8.1.4 Файл «Server1.cs» 32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40

Введение

Клиент и сервер это программы, расположенное на разных компьютерах, в разных контроллерах и других подобных устройствах. Между собой они взаимодействуют через вычислительную сеть с помощью сетевых протоколов(TCP/IP).

Программы-серверы являются поставщиками услуг. Они постоянно ожидают запросы от программ-клиентов и предоставляют им свои услуги (передают данные, решают вычислительные задачи, управляют чем-либо и т.п.). Сервер должен быть постоянно включен и “прослушивать” сеть. Каждая программа-сервер, как правило, может выполнять запросы от нескольких программ-клиентов.

Программа-клиент является инициатором запроса, который может произвести в любой момент. В отличие от сервера клиент не должен быть постоянно включен. Достаточно подключиться в момент запроса.

В наше время практически во всех сферах жизни человеческого общества применяются те или иные системы обработки данных. Это могут быть банковские системы, промышленные программные комплексы, средства автоматизации торговли и многие другие приложения. Постоянное расширение областей применения вычислительной техники и всевозрастающая сложность решаемых задач требуют совершенствования методов создания современных информационных систем.

1. Задание на курсовую работу

Разработать многозадачное приложение, выполняющее получение, сбор и вывод системной информации в соответствии с вариантом задания (таблица 1).

Таблица 1- Индивидуальные варианты заданий

1. Дополнительные задания

1. При обновлении информации на клиенте по таймеру данные передается только в том случае, если что-либо изменилось с момента прошлого обновления.

2. Обновление информации на клиенте происходит по инициативе сервера как реакция на изменения на сервере.

2. Цель курсовой работы

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.

3. Постановка задачи

В соответствии с заданием нужно разработать 3 отдельных приложения. Приложение-сервер должно выполнять такие функции: получение информации в соответствие с заданием, отправка данных на клиент-приложение. Приложение-клиент должно выполнять такие функции: отправка запроса серверу, получение информации и вывод ее на экран. Приложения должны быть разработаны по технологии «клиент-сервер». Метод коммуникации между процессами – сокеты.

4. Теоретические сведения

Модели клиент-сервер - это технология взаимодействия в информационной сети. Сервер обладает правом управления тем или иным ресурсом, а клиент - пользования им. Понятия "клиент" и "сервер" описывают лишь распределение ролей при выполнении конкретной задачи, но не какие-либо отдельные виды компьютеров или программ. На одном и том же компьютере могут одновременно работать программы, выполняющие как клиентские, так и серверные функции.

Каждый конкретный сервер определяется видом того ресурса, которым он владеет. Этот принцип распространяется и на взаимодействие программ. Программа, выполняющая предоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в качестве сервера, а программы, пользующиеся этими услугами, принято называть клиентами. Программы имеют распределенный характер, т.е. одна часть функций прикладной программы реализуется в программе-клиенте, а другая - в программе-сервере, а для их взаимодействия определяется некоторый протокол. Программа клиент взаимодействует с сервером, используя определенный протокол, устанавливающий правила обмена данными. Клиент может запрашивать с сервера какие-либо документы, манипулировать данными непосредственно на сервере, запускать на нем новые программы и т. п. Полученные от сервера данные клиент может предоставлять пользователю или формировать на их основе новый запрос. Клиент и сервер могут работать как на одном и том же компьютере, так и на разных. Во втором случае для обмена информацией между ними используется сетевое соединение.

Преимущества клиент-серверной архитектуры:

1. делает возможным, в большинстве случаев, распределение функций вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети;

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

3. позволяет объединить различные клиенты. Использовать ресурсы одного сервера часто могут клиенты с разными аппаратными платформами, операционными системами и т.п.

Недостатки клиент-серверной архитектуры:

1. неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;

2. поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста -- системного администратора;

3. высокая стоимость оборудования.

5. Разработка и описание алгоритма

Для того чтобы наглядно рассмотреть процесс взаимодействия клиента и серверов, составим диаграмму компонентов и определим их роли, а также укажем связь между ними.

На рисунке 1 изображена диаграмма компонентов:

Рисунок 1 – Диаграмма компонентов

На полученной диаграмме наглядно видно, как взаимодействуют между собой клиент и сервер (в обе стороны, в форме «запрос-ответ»), сервер и сервер (не взаимодействуют), а также с помощью заметок можно понять задачи, которые ставятся перед компонентами.

6. Описание структуры программы

Запускаем Client.exe, Server1.exe, Server2.exe. В клиент-приложении нужно обязательно указать IP адрес устройства, на котором запущены серверы, иначе не будет установлено соединение между устройствами и не будет осуществлена передача данных. Далее выбирается сервер, который будет передавать данные. Клиент отправляет запрос с помощью сокетов и возвращает на экран данные от выбранного сервера. Также реализован запуск серверов в единственном экземпляре с помощью мьютексов, т.е. сервер может быть только один, а клиентов, обращающихся к серверу – много.

7. Результаты программы

На рисунках 2-4 представлены результаты работы приложения. На рисунке 2 изображен функционал кнопки, а именно интерфейс. На рисунке 3 представлен результат работы 1-го сервера, а именно вывод названия видеоадаптера и размер клиента . На рисунке 4 представлен результат работы 2-го сервера, а именно вывод процента использования виртуальной и физической памяти.

Рисунок 2 – Вывод задания на курсовую работу

Рисунок 3 - Результат вывода информации с первого сервера

Рисунок 4 – Результат вывода информации с второго сервера

8. Исходный код

   1. Исходный код первого сервера

      1. Файл «Program.Cs»

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

using System.Threading;

namespace Server1

{

static class Program

{

[STAThread]

static void Main()

{

Application.EnableVisualStyles();

Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);

bool onlyInstance;

Mutex mtx = new Mutex(true, "Server1", out onlyInstance);

if (onlyInstance)

Application.Run(new Form1());

else

MessageBox.Show("Приложение уже запущено", "Сообщение", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Stop);

mtx.ReleaseMutex();

mtx.Close();

}

}

}

2. Файл «Form1.Cs»

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

using System.Net;

using System.Net.Sockets;

using System.Diagnostics;

using System.Threading;

namespace ClientOs

{

public partial class Form1 : Form

{

public static int port = 9305;

public static int numb = 1;

public static bool inloop = false;

public static string lastMSG = " ";

public static string forset = "";

public static string uslov = "";

public static string address = "127.0.0.1";

public Form1()

{

InitializeComponent();

}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)//connect 1 ser

{

ConServеtwo();

}

public void ConServеtwo()

{

address = "127.0.0.1";

port = 9305;

try

{

IPEndPoint ipPoint1 = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(address), port);

Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

// подключаемся к удаленному хосту

socket.Connect(ipPoint1);

string message = "GetPort!" + numb;

byte[] dataBuf = Encoding.Unicode.GetBytes(message);

socket.Send(dataBuf);

// получаем ответ

dataBuf = new byte[256]; // буфер для ответа

StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();

int bytes = 0; // количество полученных байт

do

{

bytes = socket.Receive(dataBuf, dataBuf.Length, 0);

strBuilder.Append(Encoding.Unicode.GetString(dataBuf, 0, bytes));

}

while (socket.Available > 0);

port = int.Parse(strBuilder.ToString());

// закрываем сокет

mainTextBox1.Text += "Подключение открылось на порту : " + strBuilder.ToString() + "\n";

socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);

socket.Close();

}

catch (Exception ex)

{

mainTextBox1.Text += ex.Message + "\n";

}

}

public void viklSer2()

{

address = "127.0.0.1";

port = 9305;

try

{

IPEndPoint ipPointForFirstServ = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(address), port);

Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

// подключаемся к удаленному хосту

socket.Connect(ipPointForFirstServ);

string message = "brkpt!" + numb;

byte[] data = Encoding.Unicode.GetBytes(message);

socket.Send(data);

// получаем ответ

data = new byte[1024]; // буфер для ответа

StringBuilder builder = new StringBuilder();

int bytes = 0; // количество полученных байт

mainTextBox1.Text += bytes;

do

{

bytes = socket.Receive(data, data.Length, 0);

mainTextBox1.Text += bytes;

builder.Append(Encoding.Unicode.GetString(data, 0, bytes));

}

while (socket.Available > 0);

mainTextBox1.Text += "Подключение завершилось на порту : "+ builder.ToString() + "\n";

// закрываем сокет

socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);

socket.Close();

}