Lab12

Laboratorium 12: Sieć, łącza i mapowanie pamięci #

Sieć #

Celem zadania jest stworzenie prostej aplikacji konsolowej, umożliwiającej dwóm użytkownikom wymianę wiadomości przez sieć.

Kod początkowy #

Student

Opis zadania #

ChatCommon #

Projekt ChatCommon zawiera wspólny kod wykorzystywany zarówno przez program serwera, jak i klienta. Zawiera klasę MessageDTO, która reprezentuje pojedynczą wiadomość przesyłaną w sieci, oraz folder MessageHandlers z klasami odpowiedzialnymi za jej obsługę.

Komunikacja pomiędzy programami realizowana jest z wykorzystaniem protokołu TCP. Każda wiadomość składa się z 32-bitowego nagłówka będącego liczbą typu int w zapisie big endian, który określa długość wiadomości w bajtach. Bezpośrednio po nagłówku przesyłana jest treść wiadomości w formacie JSON, zakodowana w UTF-8. Maksymalny rozmiar pojedynczej wiadomości nie może przekraczać 10 kB.

W ramach projektu należy uzupełnić implementację następujących metod:

  • ReadMessage w klasie MessageReader - w przypadku błędu deserializacji metoda powinna zgłosić wyjątek InvalidMessageException zawierający odpowiedni opis błędu. Jeśli długość wiadomości przekracza dopuszczalny limit, należy zgłosić TooLongMessageException. W sytuacji osiągnięcia końca strumienia metoda powinna zwrócić null.

  • WriteMessage w klasie MessageWriter - przed wysłaniem wiadomości należy zweryfikować jej długość. W przypadku przekroczenia dopuszczalnego limitu metoda powinna zgłosić wyjątek TooLongMessageException.

Do serializacji i deserializacji wiadomości należy wykorzystać bibliotekę Newtonsoft.Json.

ChatClient #

W projekcie ChatClient zaimplementuj asynchroniczną metodę Connect, która próbuje nawiązać połączenie TCP z serwerem. W przypadku braku połączenia w ciągu trzech sekund metoda powinna zwrócić null. Do logowania przebiegu operacji wykorzystaj przekazany obiekt progress.

ChatServer #

W projekcie ChatServer należy zaimplementować asynchroniczną metodę ForwardMessagesAsync w pliku ChatServer.cs, która - do momentu zgłoszenia anulowania przez CancellationToken - odbiera wiadomości od jednego klienta, zapisuje je na standardowe wyjście, a następnie przekazuje drugiemu klientowi.

W tym samym pliku należy również zaimplementować metodę Run, która - do momentu zgłoszenia anulowania przez CancellationToken - oczekuje na połączenie dwóch klientów i inicjuje wymianę wiadomości pomiędzy nimi. Po zakończeniu konwersacji metoda powinna ponownie rozpocząć oczekiwanie na kolejnych klientów. Do obsługi połączonych klientów należy wykorzystać metodę HandleClientsAsync.

Materiały pomocnicze:

Program klienta przyjmuje adres IP serwera oraz port jako opcjonalne argumenty z wiersza poleceń. Jako ćwiczenie możesz spróbować połączyć się z serwerem działającym na innym komputerze w sieci lokalnej.

Adres IP komputera możesz sprawdzić za pomocą następujących komend.

ip a
ipconfig

Przykładowe rozwiązanie #

Rozwiązanie

Łącza #

Bazy danych typu klucz-wartość

Bazy danych typu klucz-wartość to sposób przechowywania danych, w którym każda informacja zapisywana jest w postaci pary: unikalny klucz oraz odpowiadająca mu wartość.

Zamiast korzystać z rozbudowanych tabel i relacji, dane są organizowane w prostą strukturę przypominającą słownik, co umożliwia bardzo szybkie wyszukiwanie, zapisywanie i odczyt danych na podstawie klucza.

Taki model jest szczególnie przydatny w systemach wymagających dużej wydajności i łatwej skalowalności, na przykład do obsługi pamięci podręcznej, sesji użytkowników czy konfiguracji aplikacji.

Kod początkowy #

Student

Opis zadania #

Celem zadania jest implementacja prostej bazy danych typu klucz-wartość, która będzie mogła odpowiadać na zapytania z innych procesów działających na tym samym komputerze. Dla uproszczenia będziemy obsługiwać jednego klienta na raz.

Przyjmujemy następującą składnię zapytań do serwera:

  • utworzenie nowej pary klucz-wartość lub aktualizacja wartości - SET <key> <value>, na co serwer w przypadku powodzenia odpowiada OK.
  • pobranie wartości - GET <key> na co serwer zwraca żądaną wartość lub NOT_FOUND, jeśli podany klucz nie istnieje w bazie.
  • usunięcie pary klucz-wartość - DELETE <key>, na co serwer odpowiada OK przy powodzeniu lub NOT_FOUND, jeśli dany klucz nie był obecny.
  • w przypadku nieprawidłowego zapytania serwer wysyła wiadomość ERROR <msg>

Wszystkie wiadomości kodowane są za pomocą UTF-8 i oddzielane od siebie znakiem nowej linii. Z tego powodu żadna z wiadomości nie może zawierać w sobie tego znaku.

Klient #

W projekcie Client zaimplementuj następujące fragmenty kodu:

  • w metodzie Main utwórz zmienną client typu NamedPipeClientStream i połącz się z serwerem. Jeśli łączenie będzie trwało więcej niż trzy sekundy - zakończ program z odpowiednim komunikatem.
  • Zaimplementuj metodę GetResponse, która wysyła zapytanie do serwer i oczekuje na odpowiedź. W przypadku przerwania połączenia zwracana jest wartość null

Serwer #

W projekcie Server w klasie KvServer zaimplementuj następujące fragmenty kodu:

  • W metodzie Start utwórz zmienną server typu NamedPipeServerStream, połącz się z klientem. Łączenie może zostać przerwane przez CancellationToken
  • Zaimplementuj metodę HandleClientAsync, która w sposób asynchroniczny odczytuje zapytania od klienta i odpowiada na nie. Uwzględnij możliwość przerwania przez CancellationToken. Do uzyskania odpowiedzi wykorzystaj metodę ProcessCommand.

Materiały pomocnicze:

Przykładowe rozwiązanie #

Rozwiązanie

Mapowanie plików #

Celem zadania jest zaimplementowanie prostej biblioteki do odczytu dużych plików CSV. Biblioteka powinna umożliwiać przetwarzanie plików, które są zbyt duże, aby można je było w całości wczytać do pamięci RAM.

Kod początkowy #

Student

Opis zadania #

Projekt BigCSVReader zawiera abstrakcyjną klasę BigCsvReader, która odpowiada za odczytywanie fragmentów dużych plików CSV. W konstruktorze klasa tworzy pomocniczy plik z rozszerzeniem .offsets. Jest to binarny plik, w którym kolejno zapisywane są 8-bajtowe wartości reprezentujące przesunięcia poszczególnych wierszy w oryginalnym pliku CSV. Biblioteka obsługuje wyłącznie kodowanie UTF-8.

Celem zadania jest uzupełnienie implementacji klas pochodnych StreamBigCsvReader oraz MmfBigCsvReader, a następnie porównanie ich wydajności przy użyciu projektu BigCSVReader.Benchmark.

  • W StreamBigCsvReader należy wykorzystać standardowy mechanizm odczytu pliku z użyciem FileStream.

  • W MmfBigCsvReader należy zastosować mapowanie pliku do pamięci (Memory-Mapped Files).

Materiały pomocnicze:

Przykładowe rozwiązanie #

Rozwiązanie

18 grudnia 2025
Edytuj stronę
Previous Lab11 Lab13 Next
comments powered by Disqus