Xây dựng chương trình Điều khiển từ xa với mô hình Client Server

Tổng quan Trong mô hình ứng dụng Client-Server, thông thường, các chương trình chạy trên máyClient sẽ gửi requests tới một chương trình thường được gọi là chương trìnhServer đang chạy tr

Trang 1

MỤC LỤC

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Trang 2

Xây dựng chương trình “Điều khiển từ xa”.

Chương trình Client : cho phép server truy cập tới và thực hiên các chức năng điềukhiển

Chương trình Server:

Gởi thông điệp đến máy client

Truyền và nhận file với máy client

Chụp màn hình với máy client

Theo dõi màn hình với máy client

2 Phương pháp triển khai

Dùng phương pháp lập trình mạng TCP Socket threaded Server để tạo kết nối Serve, tạo và biểu diễn các luồng I/O

Client-Server sẽ truy cập tới máy tính client và thực hiên việc điều khiển

Trang 3

Xây dựng chương trình “Điều khiển từ xa” theo mô hình Client-Server

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giới thiệu mô hình ứng dụng Client-Server

1.1 Kiến trúc Client-Server

Tổng Quan

Trang 4

đóng vai trò người tiêu thụ sử dụng các chức năng đó Thông thường hai thành phầnnày kết nối với nhau qua mạng, với Client là bên chủ động tạo kết nối và gửi yêucầu đến Server, trong khi Server thụ động lắng nghe và hồi đắp các yêu cầu đó

Mô hình Client-Server đơn giản nhất gồm một Server phục vụ cho một hoặc nhiềuClient đồng thời, còn gọi là kiến trúc hai lớp (2-Tier) Một ví dụ phổ biến nhất chocác ứng dung Client-Server là các chương trình chat và email đá quá thông dụnghiện nay

Hình 1 Mô hình Client-Server.

1.1 2 Các ưu điểm của kiến trúc Client-Server

Quản lý tập trung: dữ liệu được lưu trữ tập trung trên Server thay vì nằm rải ráctrênnhiều máy, giúp đơn giản hóa việc truy xuất và cập nhật dữ liệu

Trang 5

Dễ bảo trì: nhờ khả năng quản lý tập trung mà công việc bảo trì cũng trở nên nhẹ nhànghơn vì phần lớn việc bảo trì chỉ cần thực hiện trên Server Trong trường hợp hệthống có nhiều Server với thiết bị dự phòng, quá trình bảo trì (như sửa chữa, thaythế Server) có thể diễn ra hoàn toàn trong suốt với phía Client

Bảo mật dữ liệu tập trung trên Server đồng nghĩa với việc kiểm soát dễ dàng hơn

Hình 2 Mô hình hệ thống Email theo cấu trúc Client-Server.

1.2 Ứng dụng theo mô hình Client-Server

1.2 3 Cách hoạt động

Các tiến trình Clients và Servers có thể chạy cùng một trạm (host) hoặc các trạm khácnhau và là các đối tượng logic tách biệt và liên lạc với nhau qua mạng để cùng thựchiện một công việc Trong đó:

Trang 6

Client: là chương trình giao tiếp với người sử dụng, có nhiệm vụ gửi request cho Server

và thể hiện việc tiếp nhận tài nguyên đó

Client:

Khởi tạo liên lạc với Server trước

Yêu cầu dịch vụ nào đó từ Server

Server:

Chấp nhận yêu cầu và tạo kết nối với Client

Tính toán rồi cung cấp dịch vụ theo yêu cầu từ Client

Hình 3 Cách hoạt động của mô hình Client-Server.

1.2 3. Đặc trưng của mô hình ứng dụng Client-Server

Hoạt động theo kiểu giao thức bất đối xứng

Thể hiện quan hệ một chiều giữa các Client và một Server

Client bắt đầu phiên hội thoại bằng cách yêu cầu dịch vụ

Trang 7

Server sẵn sang chờ các yêu cầu từ Client

Hình 4 Giao thức hoạt động bất đối xứng của các tiến trình Client-Server.

Chia sẻ tài nguyên:

Một Server có thể chia sẻ tài nguyên cho nhiều Client cùng một lúc

Server cũng có khả năng điều phối truy nhập các Client đến các tài nguyên dùn chung.Lập trình với giao thức TCP, Multi-threading

2.1 Tổng quan

Trong mô hình ứng dụng Client-Server, thông thường, các chương trình chạy trên máyClient sẽ gửi requests tới một chương trình (thường được gọi là chương trìnhServer) đang chạy trên máy Server Các gói request này bao gồm các dịch vụ mạngđược cung cấp bởi tầng lớp giao vận (transport layer), là một phần của kiến trúcphân tầng mạng, thường được gọi là TCP/IP (Transport Control Protocol/InternetProtocol) Tầng giao vận bao gồm hai loại giao thức là TCP và UDP(User DatagramProtocol)

Trang 8

Hình 5 Tầng vận chuyển Transport với TCP/IP.

TCP là một giao thức truyền hướng đối tượng được thực hiện bởi một luồng dữ liệu tincậy giữa hai máy tính khi có thiết lập kết nối Ví dụ những ứng dụng được sử dụngnhững dịch vụ như HTTP, FTP và Telnet

2 2 IP, Cổng Port và Socket

Mọi máy tính trong môi trường Internet đều được xác định bởi địa chỉ IP 4-byte màđược viết dạng chấm như 128.250.25.158, trong đó mỗi byte là một giá trị khôngdấu từ 0 đến 255 Nhưng cách đặt tên cho địa chỉ như vậy thì không thân thiện bởi

vì nó chẳng nói lên được bất cứ điều gì về nội dung và thật khó để nhớ những dãybyte đó Do đó, địa chỉ IP được xác định bởi những cái tên như www.google.com.vn

để cho dễ nhớ

Trang 9

Hình 6 Ánh xạ tên miền

Thông thường, mỗi máy tính chỉ có một địa chỉ IP Tuy nhiên, các máy tính thường cầnkết nối và cung cấp hơn một loại kiểu dịch vụ hoặc để thông báo cho nhiều máychủ/máy tính cùng thời điểm Ví dụ, trong một máy tính đang làm việc, có thể có nhiềuphiên ftp, các kết nối web, và các chương trình chat và tất cả chương trình này cùngchạy một thời điểm Vậy đển phân biệt các dịch vụ này, ta có khái niệm về cổng(port), là một điểm truy cập logic được biểu diễn bởi một số nguyên 16-bit gắn chomỗi tiến trình mạng Và mỗi tiến trình mạng đều được gắn một cổng duy nhất

Hình 7 Biểu đồ các gói tin được gắn bởi một cổng nhất định.

Trang 10

Một socket là một đầu cuối của một sự truyền thông hai chiều, liên kết giữa hai chươngtrình chạy trên mạng.

Một socket được gắn với một số hiệu cổng (port), vì thế tầng giao vận có thể nhận biếtứng dụng mà dữ liệu được chuyển đến

Socket cho phép thực hiện các hoạt động sau:

Chấp nhận kết nối từ máy ở xa trên cổng đã được gắn

Một (chương trình) server chạy trên một máy tính cụ thể và có một socket được gắnbởi một cổng cụ thể Chương trình server sẽ lắng nghe socket từ một client để tạomột yêu cầu kết nối Nếu thành công, chương trình server chấp nhận kết nối Saukhi chấp nhận kết nối, chương trình server có một socket mới được gắn bởi mộtcổng khác Nó cần một socket mới để có thể tiếp tục lắng nghe socket ban đầu choyêu cầu kết nối trong khi phục vụ cho việc kết nối với client

Trang 11

Một chương trình server tạo một socket cụ thể được sử dụng để chờ lắng nghe kết nối

từ yêu cầu của client (server socket) Trong một yêu cầu kết nối, chương trình tạo ramột socket mới mà thông qua đó nó sẽ trao đổi dữ liệu với client sử dụng các luồnginput và output Người lập trình phải mở một socket, thực hiên các việc tạo và biểudiễn các luồng I/O, và sau đó là đóng socket

Trang 12

Hình 9 Chương trình client-server có kết nối socket.

Các bước tạo một chương trình server đơn giản:

Mở cổng:

ServerSocket server = new ServerSocket(PORT);

Chờ kết nối từ Client:

Socket client = server.accept();

Tạo các luồng I/O cho sự kết nối với Client

DataInputStream dis = new DataInputStream(client.getInputStream());

DataOutputStream dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());

Biểu diễn việc kết nối với Client

Nhận từ client: String line = dis.readLine();

Gửi tới client: dos.writeBytes(“Hello\n”);

Đóng socket

client.close();

Các bước tạo một chương trình client đơn giản:

Tạo một đối tượng socket

Socket client = new Socket(server, port_id);

Trang 13

Tạo các luồng I/O cho sự kết nối với server

dis = new DataInputStream(client.getInputStream());

dos = new DataOutputStream(client.getOutputStream());

Thực hiện nhận và truyền dữ liệu qua luồng I/O

Nhận dữ liệu từ server: String line = dis.readLine();

Gửi dữ liệu đến server: dos.writeBytes(“Hello\n”);

Đóng socket khi hoàn thành

client.close();

Trang 14

Hai chương trình ví dụ sau sẽ minh họa cơ chế của Server và Client:

// SimpleServer.java: A simple server program

import java.net.*;

import java.io.*;

public class SimpleServer {

public static void main(String args[]) throws IOException {

// Register service on port 7000

ServerSocket s = new ServerSocket(7000);

Socket s1=s.accept(); // Wait and accept a connection

// Get a communication stream associated with the socket

OutputStream s1out = s1.getOutputStream();

DataOutputStream dos = new DataOutputStream (s1out);

Trang 15

public class SimpleClient {

public static void main(String args[]) throws IOException {

// Open your connection to a server, at port 7000

Socket s1 = new Socket(“localhost”,7000);

// Get an input file handle from the socket and read the input

InputStream s1In = s1.getInputStream();

DataInputStream dis = new DataInputStream(s1In);

String st = new String (dis.readUTF());

System.out.println(st);

// When done, just close the connection and exit

dis.close();

Trang 16

}

2 4 Lập trình với chương trình server đa tuyến (ThreadServer)

Để cho phép nhiều client có thể kết nối đến server thì server phải là chương trình đatuyến Mối tuyến (thread) đảm nhận việc liên lạc với client Nghĩa là khi có mộtclient kết nối đến, chương trình server sinh ra một tuyến (thread) để điều khiển việctruyền thông với client

Các bước tạo chương trình đa server đa tuyến

Tạo một lớp extends đến lớp Thread và ghi đè lên phương thức run():

class MyThread extends Thread {

public void run() {

// Nơi thực thi

}

Tạo một đối tượng thread:

MyThread thr1 = new MyThread();

Bắt đầu thực thi lớp Thread đã được tạo:

thr1.start();

Một chương trình ví dụ minh họa việc tạo và gọi một đối tượng thread:

Trang 17

extending the standard Thread class */

class MyThread extends Thread {

public void run() {

System.out.println(“ this thread is running ”);

}

class ThreadEx1 {

public static void main(String [] args ) {

MyThread t = new MyThread();

t.start();

}

3 Lập trình với JAVA

3.1 Giới thiệu khái quát ngôn ngữ Java

Java (đọc như “Gia-va”) là một ngôn ngữ lập trình dạng lập trình hướng đối tượng(OOP) Khác với phần lớn ngôn ngữ lập trình thông thường, thay vì biên dịch mãnguồn thành mã máy hoặc thông dịch mã nguồn khi chạy, Java được thiết kế đểbiên dịch mã nguồn thành bytecode, bytecode sau đó sẽ được môi trường thực thi(runtime environment) chạy Bằng cách này, Java thường chạy nhanh hơn nhữngngôn ngữ lập trình thông dịch khác như Python, Perl, PHP,…

Trang 18

3 2 Một số đặt điểm nổi bật của ngôn ngữ lập trình Java

3.2.1 Máy ảo Java (JVM – Java Virtual Machine)

Tất cả các chương trình muốn thực thi được thì phải được biên dịch ra mã máy.Mã máycủa từng kiến trúc CPU của mỗi máy tính là khác nhau (tập lệnh mã máy của CPUIntel, CPU Solarix, CPU Macintosh … là khác nhau), vì vậy trước đây một chươngtrình sau khi được biên dịch xong chỉ có thể chạy được trên một kiến trúc CPU cụthể nào đó Đối với CPU Intel chúng ta có thể chạy các hệ điều hành như MicrosoftWindows, Unix, Linux, OS/2, …

Chương trình thực thi được trên Windows được biên dịch dưới dạng file có đuôi EXEcòn trên Linux thì được biên dịch dưới dạng file có đuôi ELF, vì vậy trước đây mộtchương trình chạy được trên Windows muốn chạy được trên hệ điều hành khác nhưLinux chẳng hạn thì phải chỉnh sửa và biên dịch lại

Ngôn ngữ lập trình Java ra đời, nhờ vào máy ảo Java mà khó khăn nêu trên đã đượckhắc phục Một chương trình viết bằng ngôn ngữ lập trình Java sẽ được biên dịch ra

mã của máy ảo java (mã java bytecode) Sau đó máy ảo Java chịu trách nhiệmchuyển mã java bytecode thành mã máy tương ứng.Sun Microsystem chịu tráchnhiệm phát triển các máy ảo Java chạy trên các hệ điều hành trên các kiến trúc CPUkhác nhau

Thông dịch:

Java là một ngôn ngữ lập trình vừa biên dịch vừa thông dịch Chương trình nguồn viếtbằng ngôn ngữ lập trình Java có đuôi *.java đầu tiên được biên dịch thành tập tin cóđuôi *.class và sau đó sẽ được trình thông dịch thông dịch thành mã máy

Độc lập nền:

Trang 19

Một chương trình viết bằng ngôn ngữ Java có thể chạy trên nhiều máy tính có hệ điềuhành khác nhau (Windows, Unix, Linux, …) miễn sao ở đó có cài đặt máy ảo java(Java Virtual Machine) Viết một lần chạy mọi nơi (write once run anywhere).Hướng đối tượng:

Hướng đối tượng trong Java tương tự như C++ nhưng Java là một ngôn ngữ lập trìnhhướng đối tượng hoàn toàn Tất cả mọi thứ đề cập đến trong Java đều liên quan đếncác đối tượng được định nghĩa trước, thậm chí hàm chính của một chương trình viếtbằng Java (đó là hàm main) cũng phải đặt bên trong một lớp Hướng đối tượngtrong Java không có tính đa kế thừa (multi inheritance) như trong C++ mà thay vào

đó Java đưa ra khái niệm interface để hỗ trợ tính đa kế thừa Vấn đề này sẽ đượcbàn chi tiết trong phần sau

Đa nhiệm – đa luồng (MultiTasking – Multithreading):

Java hỗ trợ lập trình đa nhiệm, đa luồng cho phép nhiều tiến trình, tiểu trình có thểchạy song song cùng một thời điểm và tương tác với nhau

Khả chuyển (portable):

Chương trình ứng dụng viết bằng ngôn ngữ Java chỉ cần chạy được trên máy ảo Java là

có thể chạy được trên bất kỳ máy tính, hệ điều hành nào có máy ảo Java “Viết mộtlần, chạy mọi nơi” (Write Once, Run Anywhere)

Hỗ trợ mạnh cho việc phát triển ứng dụng:

Công nghệ Java phát triển mạnh mẽ nhờ vào “đại gia Sun Microsystem” cung cấpnhiều công cụ, thư viện lập trình phong phú hỗ trợ cho việc phát triển nhiều loạihình ứng dụng khác nhau cụ thể như: J2SE (Java 2 Standard Edition) hỗ trợ pháttriển những ứng dụng đơn, ứng dụng client-server; J2EE (Java 2 Enterprise Edition)

hỗ trợ phát triển các ứng dụng thương mại, J2ME (Java 2 Micro Edition) hỗ trợ pháttriển các ứng dụng trên các thiết bị di động, không dây, …

Trang 21

2.1 Phân tích yêu cầu

Đề tài xây dựng chương trình “Điều Khiển Từ Xa”:

Chương trình có 3 bước thực hiện để truy cập tới máy Client:

Xây dựng chương trình Điều Khiển Từ Xa

Chương trình Client : cho phép server truy cập tới và thực hiên các chức năng điềukhiển

- Gởi thông điệp đến mấy client

- Truyền và nhận file với máy client

- Chụp màn hình với máy client

Trang 22

Client hiển thị giao diện dễ sử dụng cho người sử dụng Client kết nối với Server thôngqua giao thức TCP/IP và UDP để truyền file qua cho nhau