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版本 51800ab2ee129dbb119b5f6af09a91d17e53dbd8

embedded/2016q1h3

Changes from 51800ab2ee129dbb119b5f6af09a91d17e53dbd8 to current

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title: 2016q1 Homework #3
toc: no
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預期目標
------------
- 學習多執行緒程式開發
- 應用物件導向程式開發方法
- 學習使用 Linux 系統呼叫
- 透過 Doxygen 自動建立技術文件
- 培養專業程式開發風格

預先安裝的套件
------------
```
$ sudo apt-get install apache2-utils check
$ sudo apt-get install doxygen graphviz
```

Server Framework in modern C
-----------------------------
* [server-framework](https://github.com/embedded2016/server-framework): 用 C99 撰寫、具備物件導向程式設計風格的伺服器開發框架
* 由三部份組成:
    - [async](https://github.com/embedded2016/server-framework/blob/master/async.h)
    - [reactor](https://github.com/embedded2016/server-framework/blob/master/reactor.h)
    - [protocol-server](https://github.com/embedded2016/server-framework/blob/master/protocol-server.h)
* 取得原始碼並編譯:
```
$ git clone https://github.com/embedded2016/server-framework.git
$ cd server-framework
$ make
```
* 測試 [async](https://github.com/embedded2016/server-framework/blob/master/async.h)
```
$ ./test-async
```
    - 預期將看到類似以下輸出:
```
wrote task 8190
wrote task 8191
Hi! 16377
Hi! 16378
# signal finish at (711.426132) ms
# elapsed time: (711.728594) ms
```
* 測試 [reactor](https://github.com/embedded2016/server-framework/blob/master/reactor.h)
```
$ ./test-reactor
```
    - 預期將看到以下訊息:
```
Serving HTTP on 127.0.0.1 port 8080
now open up the URL http://localhost:8080 on your browser
```
    - 依據指示，在網頁瀏覽器裡頭打開網址 `http://localhost:8080`，將會看到 "Hello World!" 字樣
    - 回到原本執行 `./test-reactor` 的終端機視窗，按下 `Ctrl-C` 以結束程式
* 測試 [protocol-server](https://github.com/embedded2016/server-framework/blob/master/protocol-server.h)
```
$ ./test-protocol-server
```
    - 預期將看到類似以下訊息:
```
(pid 4130 : 8 threads) Listening on port 8080 (max sockets: 65536, ~5 used)
```
    - 這時再次透過網頁瀏覽器開啟網址 `http://localhost:8080`，可以發現原本終端機印出類似以下訊息:
    - 這時開啟新的終端機，輸入 `telnet localhost 8080`，可以發現原本執行 `test-protocol-server` 的終端機印出以下訊息:
```
A connection was accepted on socket #7.
A connection was accepted on socket #8.
Socket #7 is now disconnected.
Socket #8 is now disconnected.
```
    - 重複上述動作幾次，又會看到新的訊息，指出 socket 編號的更動
    - 回到執行 `telnet` 的終端機，可發現以下輸出:
```
    Trying 127.0.0.1...
    Connected to localhost.
    Escape character is '^]'.
    Simple echo server. Type 'bye' to exit.
```
    - 試著打字 (記得按下 `Enter`)，會發現會重複輸出，直到輸入 `bye` 時，才會結束連線

測試網頁伺服器的效能
-----------------
* 確保之前的測試程式均已關閉，而且 port 8080 沒被佔用
    - 可透過 `$ pkill -9 httpd` 來強制關閉伺服器
* 執行 ``$ ./httpd``，預期將看到類似以下輸出:
    - 可透過 `$ pkill -9 httpd` 和 `$ pkill -9 "test-"` 來強制關閉伺服器
* 執行 `$ ./httpd`，預期將看到類似以下輸出:
```
(pid 4223 : 1 threads) Listening on port 8080 (max sockets: 65536, ~5 used)
Clients: 0
# Total Clients: 0
```
* 不要關閉執行 `httpd` 的終端機視窗，為了後續說明方面，我們稱為這個終端機畫面為「伺服器」
* 開啟新的終端機視窗，並執行以下指令:
```
$ ab -c 32 -n 100 http://localhost:8080/
```
    - 預期將看到以下輸出，請抱持耐心，等待且不要執行其他程式
    - 預期將看到以下輸出，請抱持耐心等待，且暫時不要執行其他程式
```
This is ApacheBench, Version 2.3 <$Revision: 1706008 $>
Copyright 1996 Adam Twiss, Zeus Technology Ltd, http://www.zeustech.net/
Licensed to The Apache Software Foundation, http://www.apache.org/
```
    - 等待一陣子之後，會看到類似以下輸出:
    - 如果出現 Benchmarking localhost (be patient)...apr_socket_recv: Connection refused (111)
    - 嘗試將 localhost 改為 127.0.0.1 後再執行一次


* 等待一陣子之後，會看到類似以下輸出:

```
Concurrency Level:      32
Time taken for tests:   15.621 seconds
Complete requests:      100
Failed requests:        6
   (Connect: 0, Receive: 0, Length: 6, Exceptions: 0)
Total transferred:      9900 bytes
HTML transferred:       1300 bytes
Requests per second:    6.40 [#/sec] (mean)
Time per request:       4998.873 [ms] (mean)
Time per request:       156.215 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          0.62 [Kbytes/sec] received

Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0    2   0.7      2       3
Processing:  3619 3877 177.2   3996    4001
Waiting:        0    1   0.5      0       3
Total:       3621 3879 177.2   3998    4001
```

* 當對伺服器按下 `Ctrl-C` 時，預期將看到類似以下輸出:

```
server done

(4223) Stopped listening for port 8080
    server done
    
    (4223) Stopped listening for port 8080
```

使用 Doxygen 自動產生文件
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* Doxygen 可掃描給定原始程式碼內容、註解，之後將自動產生程式文件，其中一種輸出就是 HTML，可透過瀏覽器來閱讀文件和程式碼
* 執行 `make doc`，之後會產生新的目錄 `html`，可用 Firefox 或 Chrome browser 開啟該目錄底下的 `index.html` 檔案
    - 按下 "Data Structure"
* 類似以下網頁畫面，注意右邊有搜尋功能:

![](/embedded/2016q1h3/html.png)

* 按下 "Data Structures" 頁面可探究物件相依性示意圖:

![](/embedded/2016q1h3/graph.png)

* 延伸閱讀: [Learning Doxygen](http://wiki.herzbube.ch/index.php/LearningDoxygen)

作業要求
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* 在 GitHub 上 fork [server-framework](https://github.com/embedded2016/server-framework)
* 在「[作業區](https://embedded2016.hackpad.com/2016q1-Homework-3-a3Rb2XROJso)」紀錄你閱讀程式碼過程中的疑惑，像是語法、物件導向設計方法、系統呼叫的使用，需要具體指出程式碼片段，以及自己探索過程中閱讀的材料
* 搭配閱讀以下材料:
    - [How to use epoll? A complete example in C](https://banu.com/blog/2/how-to-use-epoll-a-complete-example-in-c/)
    - [The Event Poll Interface](https://www.safaribooksonline.com/library/view/linux-system-programming/0596009585/ch04s02.html)
    - [Understanding “volatile” qualifier in C](http://www.geeksforgeeks.org/understanding-volatile-qualifier-in-c/)
    - [Unix Signals](http://cis-linux1.temple.edu/~giorgio/cis307/readings/signals.html)
    - [Introduction to JDBC and types of drivers](https://www.javatpoint.com/java-jdbc)
    - [信號量測](http://www.intra.idv.tw/data/tech/hw/travellogic.htm)
    - [Reactor Pattern](https://en.wikipedia.org/wiki/Reactor_pattern)
    - [pipe system call](http://www2.cs.uregina.ca/~hamilton/courses/330/notes/unix/pipes/pipes.html)
    - [Sockets Tutorial](http://www.linuxhowtos.org/C_C++/socket.htm)
    - [Sockets Tutorial](https://madanswer.com/C+Plus+Plus)
* 研讀[第 5 週課程](https://embedded2016.hackpad.com/ep/pad/static/CH64GFFiviW)的物件導向程式設計參考資料，也一併紀錄問題於共筆上
* 分析 `httpd` 程式執行效能，指出效能低落的原因，並且提出改進方案
    - 需要實際去改寫程式碼！
* 加分題
    - 補完 `tests/test-buffer.c` 的測試項目
    - 實做基本的 HTTP parser
    - 參考 `tests/test-protocol-server.c`，實做類似 BBS 的 telnet server，可允許使用者登入
        + BBS 控制碼可參考 [maplebbs](https://github.com/xeonchen/maplebbs-itoc)

截止日期
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* Apr 3, 2016 (含) 之前
* 越早在 GitHub 上有動態、越早接受 code review，評分越高