Add 8th lab

2020-06-18 11:37:04 +10:00 · 2020-06-18 11:37:04 +10:00 · be91d8d06c
parent ae84f722a8
commit be91d8d06c
6 changed files with 331 additions and 0 deletions
--- a/CMakeLists.txt
+++ b/CMakeLists.txt
@ -19,5 +19,6 @@ define_lab(lab4)
 define_lab(lab5)
 define_lab(lab6)
 define_lab(lab7)
+define_lab(lab8)
 define_lab(lab9)
 define_lab(lab10)
--- a/lab8/CMakeLists.txt
+++ b/lab8/CMakeLists.txt
@ -0,0 +1,35 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
+set(CMAKE_C_STANDARD 11)
+
+# Lab name
+set(LAB_NAME "lab8")
+
+# Lab tasks
+list(APPEND SOURCE_FILES
+        server.c
+        client.c
+        )
+list(APPEND NON_COMPILABLE_SRC
+#        .execme
+        )
+
+### Here goes the template
+
+project("${LAB_NAME}" C)
+
+add_custom_target("${LAB_NAME}")
+
+foreach (file IN LISTS SOURCE_FILES)
+    add_executable("${LAB_NAME}_${file}_run" "${file}")
+    add_dependencies("${LAB_NAME}" "${LAB_NAME}_${file}_run")
+endforeach ()
+
+foreach (file IN LISTS NON_COMPILABLE_SRC)
+    add_custom_command(
+            TARGET "${LAB_NAME}" POST_BUILD
+            DEPENDS "${file}"
+            COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -E copy
+            "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/${file}"
+            "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/${file}"
+    )
+endforeach ()
--- a/lab8/README.md
+++ b/lab8/README.md
@ -0,0 +1,38 @@
+# Лабораторная работа №8
+
+> Разработка сервера с использованием цикла ожидания событий
+
+На сервере создаётся и биндится сокет, слушается клиент. Далее в бесконечном цикле с 
+использованием `select()` обрабатываются запросы (с возможностью подключения нескольких
+клиентов)
+
+Для каждого запроса обрабатывается запрос в plain-text-формате, возвращается ответ в том же формате.
+
+Для асинхронной работы использованы неблокирующие сокеты.
+Их отличие в том, что во время выполнения операции программа не блокирует своё исполнение.
+
+Используя функцию `fcntl()`, сокеты переводятся в неблокирующий режим. 
+Вызов любой функции с таким сокетом будет возвращать управление немедленно.
+
+> Добавить обработку сигналов
+
+Для обработки сигналов используем системный вызов `signal()`.
+
+Существуют и другие подходы для создания сервера с циклом ожидания событий. Например, с использованием `fork()`,
+как это делается, например, в Apache2, где для обработки клиентов заранее делается массив форков (т.к. форк --
+дорогостоящая операция).
+Этот способ подразумевает создание дочернего процесса для обслуживания каждого нового клиента.
+При этом родительский процесс занимается только прослушиванием порта и приёмом соединений.
+
+Но у такого подхода есть минусы.
+
+1. Если клиентов очень много, создание нового процесса для обслуживания каждого из них может оказаться слишком 
+   дорогостоящей операцией (решается пулом пре-форков).
+2. Такой способ неявно подразумевает, что все клиенты обслуживаются независимо друг от друга.
+
+Для решения этих проблем мы можем использовать `select()`.
+Его плюсы заключаются в разрешении вышеописанных проблем.
+
+Минусы заключаются в том, что программы получаются более сложными по сравнению с первым способом,
+а также программа вынуждена отслеживать дескрипторы всех клиентов и работать с ними параллельно
+и каждый раз нужно пробегаться в цикле по дескрипторам всех сокетов и проверять, произошло ли какое-либо событие.
--- a/lab8/client.c
+++ b/lab8/client.c
@ -0,0 +1,93 @@
+#include "config.h"
+#include <arpa/inet.h>
+#include <ctype.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/socket.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <time.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define USAGE_STRING "Usage: %s [address [port]]\n" \
+                     "`address' should be valid IPv4 address\n" \
+                     "`port' should be in range [1, 65535]\n"
+#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
+#define STR_EQ(a, b) (!strcmp((a),(b)))
+#define WARNING(fmt, ...) fprintf(stderr,fmt,##__VA_ARGS__)
+#define FATAL(fmt, ...) do {\
+  WARNING(fmt,##__VA_ARGS__);\
+  exit(1);\
+} while (0)
+
+int main(int argc, char *argv[]) {
+  struct in_addr address = {.s_addr = inet_addr("127.0.0.1")};
+  int port = PORT;
+
+  switch (argc) {
+    case 3:
+      port = strtol(argv[2], NULL, 10);
+      if (port <= 0 || port >= 0xFFFF) {
+        FATAL("Could not parse port\n" USAGE_STRING, argv[0]);
+      }
+    case 2:
+      if (!inet_aton(argv[1], &address)) {
+        FATAL("Could not parse IPv4 address\n" USAGE_STRING, argv[0]);
+      }
+    case 1:
+      break;
+    default:
+      FATAL(USAGE_STRING, argv[0]);
+  }
+
+  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
+  if (sockfd == -1) {
+    perror("socket()");
+    FATAL("Error while creating socket\n");
+  }
+  struct sockaddr_in srv_addr = {
+      .sin_family = AF_INET,
+      .sin_addr = address,
+      .sin_port = htons(port)
+  };
+
+  int err = connect(sockfd, (const struct sockaddr *) &srv_addr, sizeof(srv_addr));
+  if (err == -1) {
+    perror("connect()");
+    FATAL("Connection error.\n");
+  }
+
+  char buff[4096];
+  for (;;) {
+    memset(buff, 0, 4096);
+    printf("time - print current server time\n"
+           "<filepath> - print contents of the file\n"
+           "quit - quit client\n"
+           "Enter command: ");
+    int n = 0;
+    while ((buff[n++] = getchar()) != '\n');
+    buff[n - 1] = 0;
+
+    // Some commands should be parsed on client side
+    if (STR_EQ(buff, "quit")) {
+      break;
+    }
+
+    if (send(sockfd, buff, n, 0) == -1) {
+      perror("send()");
+      FATAL("Could not send data.\n");
+    }
+
+    memset(buff, 0, 4096);
+    if (recv(sockfd, buff, 4096, 0) == -1) {
+      perror("recv()");
+      FATAL("Receiving failed.\n");
+    }
+    printf("%s\n", buff);
+  }
+
+  close(sockfd);
+  return 0;
+}
--- a/lab8/config.h
+++ b/lab8/config.h
@ -0,0 +1,21 @@
+#pragma once
+
+/**
+ * Server port. Also used in client to specify connection port.
+ */
+#define PORT 8841
+
+/**
+ * Maximum number of connections pending.
+ */
+#define PENDING_CONNS_MAX 32
+
+/**
+ * Timeout value in seconds.
+ */
+#define TIMEOUT_SECS 120
+
+/**
+ * Buffer size for client request.
+ */
+#define BUF_SIZE 4096
--- a/lab8/server.c
+++ b/lab8/server.c
@ -0,0 +1,143 @@
+#include "config.h"
+#include <arpa/inet.h>
+#include <ctype.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <signal.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/socket.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <time.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
+#define STR_EQ(a, b) (!strcmp((a),(b)))
+#define WARNING(fmt, ...) fprintf(stderr,fmt,##__VA_ARGS__)
+#define FATAL(fmt, ...) do {\
+  WARNING(fmt,##__VA_ARGS__);\
+  exit(1);\
+} while (0)
+
+char *handle_cmd(char *buff) {
+  char *ret = NULL;
+  if (!*buff) {
+    ret = strdup("Empty request\n");
+  }
+  else if (isalpha(buff[0])) {
+    if (STR_EQ(buff, "time")) {
+      // Respond with current time
+      time_t t = time(NULL);
+      ret = strdup(ctime(&t));
+    } else {
+      ret = strdup("Unknown command\n");
+    }
+  } else {
+    // Get files
+    int fd = open(buff, O_RDONLY);
+    if (fd == -1) {
+      perror("open()");
+      WARNING("Can't open file %s\n", buff);
+      return strdup("ERROR: server failed to obtain file.\n");
+    }
+
+    struct stat f_stat;
+    if(fstat(fd, &f_stat) == -1) {
+      perror("fstat()");
+      WARNING("Can't stat file %s\n", buff);
+      return strdup("ERROR: server failed to obtain file.\n");
+    }
+    ret = malloc(f_stat.st_size);
+    read(fd, ret, f_stat.st_size);
+    close(fd);
+  }
+  return ret;
+}
+
+void sig_hnd(int signum) {
+  switch (signum) {
+    case SIGUSR1:
+      WARNING("SIGUSR1 handled\n");
+      break;
+    case SIGUSR2:
+      WARNING("SIGUSR2 handled\n");
+      break;
+  }
+}
+
+int main() {
+  int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
+  if (sockfd == -1) {
+    perror("socket()");
+    FATAL("Error while creating socket\n");
+  }
+  fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
+
+  struct sockaddr_in srv_addr = {.sin_family = AF_INET,
+                                 .sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY),
+                                 .sin_port = htons(PORT)},
+                     clt_addr;
+
+  int err = bind(sockfd, (const struct sockaddr *) &srv_addr, sizeof(srv_addr));
+  if (err == -1) {
+    perror("bind()");
+    FATAL("Error binding socket to address\n");
+  }
+  err = listen(sockfd, PENDING_CONNS_MAX);
+  if (err == -1) {
+    perror("listen()");
+    FATAL("Error putting socket to passive mode\n");
+  }
+  printf("Listening on port %d...\n", PORT);
+
+  signal(SIGUSR1, sig_hnd);
+  signal(SIGUSR2, sig_hnd);
+
+  char buff[4096] = {0};
+  fd_set readset, allset;
+  FD_ZERO(&allset);
+  FD_SET(sockfd, &allset);
+  struct timeval timeout = {.tv_sec = TIMEOUT_SECS, .tv_usec = 0};
+  socklen_t socklen = sizeof(clt_addr);
+  for (;;) {
+    readset = allset;
+
+    if (select(FD_SETSIZE, &readset, NULL, NULL, &timeout) == -1) {
+      perror("select()");
+      FATAL("Server error\n");
+    }
+    for (int i = 0; i < FD_SETSIZE; ++i) {
+      if (FD_ISSET(i, &readset)) {
+        if (i == sockfd) {
+          int sock = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &clt_addr, &socklen);
+          if (sock == -1) {
+            perror("accept()");
+            FATAL("Acception failed.\n");
+          }
+          printf("Client accepted...\n");
+          fcntl(sock, F_SETFL, O_NONBLOCK);
+          FD_SET(sock, &allset);
+        } else {
+          int bytes_read = recv(i, buff, sizeof(buff), 0);
+          if (bytes_read <= 0) {
+            close(i);
+            FD_CLR(i, &allset);
+            printf("Client disconnected...\n");
+            continue;
+          }
+
+          char *read_buff = handle_cmd(buff);
+
+          if (send(i, read_buff, strlen(read_buff), 0) == -1) {
+            perror("send()");
+            FATAL("Error sending data.\n");
+          }
+          free(read_buff);
+          memset(buff, 0, 4096);
+        }
+      }
+    }
+  }
+  return 0;
+}