Постановка задачи

Основной задачей данной курсовой работы является разработка многозадачного приложения, выполняющего получение, сбор и вывод системной информации в соответствии с индивидуальным вариантом задания. Многозадачное приложение реализуется на основе технологии «клиент-сервер». Необходимо реализовать два сервера, поддерживающих многопоточность. Каждый сервер должен обрабатывать запросы клиентов, предоставляя системную информацию в соответствии с вариантом задания, и передавать её клиенту с указанием времени. Также необходимо разработать клиентскую часть с интерфейсом, позволяющим выбирать сервер для подключения, с возможностью раздельного получения и отображения данных по каждому из пунктов индивидуального задания.

1. Теоретические основы разрабатываемой системы

1. Архитектура «клиент-сервер»:

1) Суть архитектуры. Вычислительная архитектура «клиент-сервер» представляет собой модель взаимодействия между компьютерами, где один компьютер (сервер) предоставляет ресурсы или услуги, а другие компьютеры (клиенты) используют эти ресурсы или услуги. Взаимодействие между компьютерами осуществляется через передачу запросов и ответов. В контексте данной задачи сервер выполняет функцию предоставления системной информации, а клиент – получения этой информации.

2) Область применения. Вычислительная архитектура «клиент-сервер» широко применяется в распределительных системах, где требуется эффективное распределение ресурсов, управление данными и обеспечение взаимодействия между различными узлами сети. Она используется в веб-приложениях, базах данных, облачных вычислениях, играх, и во многих других областях.

3) Достоинства. Вычислительная архитектура «клиент-сервер» позволяет эффективно масштабировать системы, добавляя или убирая серверы при необходимости. Серверы контролируют доступ к ресурсам, обеспечивая эффективное управление системой. Изменения в логике или ресурсах могут быть внесены на стороне сервера без изменения клиентской части.

4) Недостатки. Вычислительная архитектура «клиент-сервер» требует обеспечения надёжности и отказоустойчивости серверов и их стабильной работы, недоступность одного сервера может негативно отразиться на работе всей системы.

2. Системные средства коммуникации и синхронизации процессов:

1) Сокеты. Сокеты представляют собой программный интерфейс для обеспечения обмена данными между процессами через сеть. Они позволяют реализовать взаимодействие между клиентом и сервером.

2) Многопоточность. Многопоточность используется для эффективной обработки нескольких клиентских запросов одновременно. Каждый клиентский запрос может быть обработан в отдельном потоке на сервере.

3) Протоколы передачи данных. Для обмена данными между клиентом и сервером используются протоколы TCP/IP. TCP отвечает за надёжность и управление соединением, в то время как IP обеспечивает маршрутизацию и доставку пакетов данных между узлами сети.

2. Описание алгоритма работы приложения

Приложение состоит из четырёх программ: лог сервера, сервера 1, сервера 2 и клиента.

Общая схема работы приложения:

1. Осуществляется запуск серверов.

2. Клиент подключается к выбранному серверу.

3. Клиент отправляет запросы на сервер.

4. Сервер обрабатывает запросы и отправляет ответы клиенту и на лог сервер.

Детальнее рассмотрим алгоритм работы каждой программы.

Сервер 1:

1. Инициализация:

   • Создается сокет для сервера.

   • Настраивается адрес сервера (порт 8081, принимает соединения на всех интерфейсах).

   • Привязывается сокет к адресу и запускается прослушивание входящих соединений.

2. Обработка подключений:

   • В бесконечном цикле сервер принимает входящие соединения от клиентов.

   • Для каждого нового подключения создается отдельный поток, который обрабатывает запрос клиента.

3. Обработка запроса клиента:

   • Получается количество логических процессоров на сервере.

   • Выполняется команда lsblk --nodeps для получения информации о жестких дисках.

   • Подсчитывается количество жестких дисков.

   • Формируется сообщение, содержащее:

     • Количество логических процессоров.

     • Информацию о жестких дисках.

     • Текущее время.

   • Сообщение отправляется клиенту.

4. Логирование:

   • Сервер отправляет сообщения о событиях (подключение клиента, обработка запроса, закрытие соединения) на сервер логирования.

5. Завершение работы:

   • После обработки запроса соединение с клиентом закрывается.

Сервер 2:

1. Инициализация:

   • Создается сокет для сервера.

   • Настраивается адрес сервера (порт 8082, принимает соединения на всех интерфейсах).

   • Привязывается сокет к адресу и запускается прослушивание входящих соединений.

2. Обработка подключений:

   • В бесконечном цикле сервер принимает входящие соединения от клиентов.

   • Для каждого нового подключения создается отдельный поток, который обрабатывает запрос клиента.

3. Обработка запроса клиента:

   • Сервер получает от клиента единицу измерения (байты, мегабайты или гигабайты).

   • С помощью функции sysinfo определяется общий и свободный объем физической памяти.

   • Память преобразуется в выбранную единицу измерения.

   • Формируется сообщение, содержащее:

     • Общий объем физической памяти.

     • Свободный объем физической памяти.

     • Текущее время.

   • Сообщение отправляется клиенту.

4. Логирование:

   • Сервер отправляет сообщения о событиях (подключение клиента, обработка запроса, закрытие соединения) на сервер логирования.

5. Завершение работы:

   • После обработки запроса соединение с клиентом закрывается.

Клиент:

1. Выбор сервера:

   • Пользователь выбирает, к какому серверу задач подключиться:

     • Сервер 1 (порт 8081).

     • Сервер 2 (порт 8082).

2. Подключение к серверу:

   • Создается сокет для подключения.

   • Настраивается адрес сервера (IP-адрес 127.0.0.1 и выбранный порт).

   • Устанавливается соединение с сервером.

3. Отправка данных:

   • Если выбран сервер 2, пользователь вводит единицу измерения (байты, мегабайты или гигабайты), которая отправляется серверу.

4. Получение ответа:

   • Клиент получает ответ от сервера задач и выводит его на экран.

5. Завершение работы:

   • Сокет закрывается, и клиент завершает работу.

Сервер логирования:

Инициализация:

• Создается сокет для сервера логирования.

• Настраивается адрес сервера (порт 9000, принимает соединения на всех интерфейсах).

• Привязывается сокет к адресу и запускается прослушивание входящих соединений.

1. Обработка подключений:

   • В бесконечном цикле сервер принимает входящие соединения от серверов задач.

   • Для каждого нового подключения создается отдельный поток, который обрабатывает сообщения от подключенного сервера.

2. Обработка сообщений:

   • Поток принимает сообщения от сервера задач через сокет.

   • Каждое сообщение записывается в файл server.log с указанием текущего времени.

   • Если соединение с сервером задач закрывается, поток завершает свою работу.

3. Завершение работы:

   • Сервер логирования продолжает работать в бесконечном цикле, пока не будет принудительно остановлен.