Computadores y Comunicaciones. Práctica de Laboratorio: Diseño de una aplicación basada en el modelo cliente-servidor

Transcripción

1 Práctica de Laboratorio: Diseño de una aplicación basada en el modelo cliente-servidor Julián Viejo Cortés Jorge Juan Chico Marzo 2009

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3 Índice de contenidos 1. Introducción Ejemplo 1: Aplicación básica Ejemplo 2: Aplicación interactiva Anexos: Códigos de los ejemplos Códigos del Ejemplo Servidor básico Cliente básico Códigos del Ejemplo Servidor interactivo Cliente interactivo...7 1

4 1. Introducción Esta práctica de laboratorio tiene como objetivo mostrar el funcionamiento de las aplicaciones basadas en el modelo cliente-servidor. Para ello, se ha desarrollado una serie de ejemplos sobre un sistema Ubuntu/Linux, en concreto: Ejemplo 1: Aplicación básica. Ejemplo 2: Aplicación interactiva. En todos los casos, se proporcionará a los alumnos el código fuente de los programas, de forma que el trabajo a realizar consiste en completar los diferentes apartados que se plantean. Los ejemplos propuestos están implementados utilizando el lenguaje de programación Python. En principio no es necesario instalar ningún programa, aunque sí será necesario utilizar un editor de texto plano (nano, gedit, etc.) para la visualización del contenido de los archivos. 2. Ejemplo 1: Aplicación básica En este primer ejemplo vamos a partir de dos programas escritos en lenguaje Python, teniendo los alumnos que realizar las siguientes tareas: 1. Descargar desde la página web de la asignatura el fichero comprimido ejemplos_c_s.zip. 2. Descomprimir el contenido del fichero.zip dentro de la carpeta personal (/home/curso). 3. Abrir un terminal y entrar dentro de la carpeta c_s_basico: $ cd ejemplos_c_s/c_s_basico 4. Analizar los códigos proporcionados, leyendo y comprendiendo los comentarios. Para visualizar estos códigos usar un editor de texto: $ gedit servidor_basico.py cliente_basico.py 5. Ejecutar las aplicaciones servidor y cliente: Primero, lanzar el servidor: $ python servidor_basico.py 9000 Segundo, lanzar en un nuevo terminal el cliente: $ python cliente_basico.py localhost Comprobar el correcto funcionamiento de la aplicación leyendo los mensajes que se imprimen en los terminales. A continuación, responder brevemente a las siguientes cuestiones: 1. Dentro de la aplicación servidor, con la llamada a la función listening_socket.listen, en qué estado solicitamos que se abra el 2

5 conector (socket) creado con la llamada a esta función? 2. Dentro de la aplicación cliente, con la llamada a la función connection_socket.connect, con quién se está intentando establecer una conexión y en qué puerto? 3. Con la llamada a la función listening_socket.accept, dentro de la aplicación servidor, qué estamos aceptando? qué se ha establecido? 4. Qué ocurre si ejecutamos antes el cliente que el servidor? 3. Ejemplo 2: Aplicación interactiva En este segundo ejemplo, partiendo de la aplicación del ejemplo 1, vamos a mejorar los dos programas para que tanto el cliente como el servidor puedan interaccionar (intercambiar mensajes de texto). Los alumnos realizarán las siguientes tareas: 1. Estando dentro del directorio c_s_basico, moverse al directorio c_s_interactivo: $ cd../c_s_interactivo 2. Analizar los códigos proporcionados, leyendo y comprendiendo los comentarios. Para visualizar estos códigos usar un editor de texto: $ gedit servidor_interactivo.py cliente_interactivo.py 3. Ejecutar las aplicaciones servidor y cliente: Primero, lanzar el servidor: $ python servidor_interactivo.py 9000 Segundo, lanzar en un nuevo terminal el cliente: $ python cliente_interactivo.py localhost Escribir mensajes tanto en la parte del cliente como en la del servidor y comprobar el correcto funcionamiento de la aplicación. A continuación, responder brevemente a las siguientes cuestiones: 1. Qué llamadas deben hacerse desde la línea de comando para conectarse a otra máquina que no sea el localhost? 2. Conéctese a la máquina de su compañero e interaccione con él. 3

6 4. Anexos: Códigos de los ejemplos Estos códigos están basados inicialmente en ejemplos de "Network programming" por Paul Harrison Códigos del Ejemplo Servidor básico import sys, os from socket import * from time import * # Establece el puerto en el que va a escuchar el servidor (será un # parámetro pasado por la línea de comandos). if(len(sys.argv) > 1): port = int(sys.argv[1]) print "Uso: python servidor_basico server_port" sys.exit(1) # Crea un socket para escuchar en espera de nuevas conexiones. listening_socket = socket(af_inet,sock_stream) # Conecta el socket a un puerto en el que escuchar. Sólo root puede # escuchar en puertos por debajo de listening_socket.bind(('', port)) # Dice al socket que comience a escuchar. El argumento es el número # máximo de conexiones permitidas. Sólo se atiende una cada vez. listening_socket.listen(1) # Un socket que escucha sólo sirve para escuchar. Cuando se establece una # conexión se crea un nuevo socket para el intercambio de información. while 1: # Espera a que haya una conexión y la acepta. accepted_socket, address = listening_socket.accept() # Al aceptar una conexión se crea un nuevo socket de forma que el # servidor puede seguir escuchando en el socket de escucha en espera # de nuevas conexiones. En nuestro caso, se muestra un mensaje, se # cierra la conexión y se espera una nueva conexión. # Crea los ficheros asociados con el socket. Permite leer y escribir # del socket como si de un fichero se tratase. incoming_stream = accepted_socket.makefile("rt") outgoing_stream = accepted_socket.makefile("wt") # Crea un texto con la hora local. local_time = ctime() 4

7 # Envía la hora al cliente outgoing_stream.write(local_time + "\n") # Deja un registro de la conexión del cliente print "Conexión desde", address, "en", local_time # Cierra la conexión y repite el bucle incoming_stream.close() outgoing_stream.close() accepted_socket.close() Cliente básico import sys, os from socket import * # Establece el nombre y el puerto del servidor (serán dos parámetros # pasados por la línea de comandos). if(len(sys.argv) > 2): server_name=sys.argv[1] server_port = int(sys.argv[2]) print "Uso: python cliente_basico server_name server_port" sys.exit(1) # Obtiene la dirección IP correspondiente al servidor. server_address = gethostbyname(server_name) # Crea un socket. connection_socket = socket(af_inet,sock_stream) # Conecta el socket al servidor. connection_socket.connect((server_address, server_port)) # Crea los ficheros asociados con el socket. Permite leer y escribir del # socket como si de un fichero se tratase. incoming_stream = connection_socket.makefile("rt") outgoing_stream = connection_socket.makefile("wt") # Ahora el cliente puede comunicarse con el servidor. # Lee la hora y la imprime en la salida estándar (monitor). print incoming_stream.read() # Cierra la conexión y termina incoming_stream.close() outgoing_stream.close() connection_socket.close() 5

8 4.2. Códigos del Ejemplo Servidor interactivo import sys, os from socket import * # Establece el puerto en el que va a escuchar el servidor (será un # parámetro pasado por la línea de comandos). if(len(sys.argv) > 1): port = int(sys.argv[1]) print "Uso: python servidor_interactivo server_port" sys.exit(1) # Crea un socket para escuchar en espera de nuevas conexiones. listening_socket = socket(af_inet,sock_stream) # Conecta el socket a un puerto en el que escuchar. Sólo root puede # escuchar en puertos por debajo de listening_socket.bind(('', port)) # Dice al socket que comience a escuchar. El argumento es el número máximo # de conexiones permitidas. Sólo se atiende una cada vez. listening_socket.listen(1) # Un socket que escucha sólo sirve para escuchar. # Espera a que haya una conexión y la acepta. # Cuando se establece una conexión se crea un nuevo socket para el # intercambio de información. accepted_socket, address = listening_socket.accept() # El actual proceso se divide en dos: # 1. Proceso padre: se encarga de leer los mensajes procedentes del cliente # y de imprimirlos en pantalla # 2. Proceso hijo: recoge mensajes de la entrada estándar y los envía al # cliente pid = os.fork() if pid!= 0: # Entrando en el proceso padre # Cerrar el socket de escucha listening_socket.close() # Permite leer del socket como si de un fichero se tratase. incoming_stream = accepted_socket.makefile("rt") print "El servidor acepta mensajes del cliente" # Se entra en un bucle: cada vez que el cliente envía un mensaje lo # imprimimos # Si el mensaje es salir el cliente quiere desconectarse por lo que # el servidor no aceptará más mensajes while True: 6

9 msg = incoming_stream.readline() print msg if msg == "salir\n": break # Se cierran los sockets incoming_stream.close() accepted_socket.close() print "Cliente desconectado. Si no está desconectado escriba salir" os.waitpid(pid, 0) # Entrando en el proceso hijo # Cerrar el socket de escucha listening_socket.close() # Permite escribir en el socket como si de un fichero se tratase. outgoing_stream = accepted_socket.makefile("wt") print "El servidor permite mandar mensajes al cliente" # Se entra en un bucle: se lee de la entrada estándar (teclado) los # mensajes y se envían al cliente. Para desconectar escribimos salir while True: msg = raw_input() outgoing_stream.write(msg + "\n") outgoing_stream.flush() if msg == "salir": break # Se cierran los sockets outgoing_stream.close() accepted_socket.close() # Fin del proceso hijo sys.exit(0) Cliente interactivo import sys, os from socket import * # Establece el nombre y el puerto del servidor (serán dos parámetros # pasados por la línea de comandos). if(len(sys.argv) > 2): server_name=sys.argv[1] server_port = int(sys.argv[2]) print "Uso: python cliente_interactivo server_name server_port" sys.exit(1) # Obtiene la dirección IP correspondiente al servidor. server_address = gethostbyname(server_name) # Crea un socket. 7

10 connection_socket = socket(af_inet,sock_stream) # Conecta el socket al servidor. connection_socket.connect((server_address, server_port)) # El actual proceso se divide en dos: # 1. Proceso padre: se encarga de leer los mensajes procedentes del # servidor y de imprimirlos en pantalla # 2. Proceso hijo: recoge mensajes de la entrada estándar y los envía al # servidor pid = os.fork() if pid!= 0: # Entrando en el proceso padre # Permite leer del socket como si de un fichero se tratase. incoming_stream = connection_socket.makefile("rt") print "El cliente acepta mensajes del servidor" # Se entra en un bucle: cada vez que el servidor envía un mensaje lo # imprimimos # Si el mensaje es salir el servidor quiere desconectarse por lo que # el cliente no aceptará más mensajes while True: msg = incoming_stream.readline() print msg if msg == "salir\n": break # Se cierran los sockets incoming_stream.close() connection_socket.close() print "Servidor desconectado. Si no está desconectado escriba salir" os.waitpid(pid, 0) # Entrando en el proceso hijo # Permite escribir en el socket como si de un fichero se tratase. outgoing_stream = connection_socket.makefile("wt") print "El cliente permite mandar mensajes al servidor" # Se entra en un bucle: se lee de la entrada estándar (teclado) los # mensajes y se envían al servidor. Para desconectar escribimos salir while True: msg = raw_input() outgoing_stream.write(msg + "\n") outgoing_stream.flush() if msg == "salir": break # Se cierran los sockets. outgoing_stream.close() connection_socket.close() # Fin del proceso hijo sys.exit(0) 8