Разработка и исследование распределенного клиент-серверного приложения для задач управления на примере метода среднезначной интерполяции Лагранжа

Разработка и исследование распределенного клиент-серверного приложения для задач управления

на примере метода среднезначной интерполяции Лагранжа

Цель …

План

…

Реализация, испытания, анализ

Рассмотрим пример реализации метода среднезначной интерполяции Лагранжа, он достаточно просто реализуем и создаёт большую вычислительную нагрузку, что требуется для анализа производительности серверного приложения.

Программная реализация алгоритма поточечной интерполяции по методу Лагранжа

// функция интерполяции (файл int_server.cpp)

void interpolate

(

int p_numb,       // Количество исходных точек

int i_numb,       // Требуемое количество точек после интерполяции

float* data,      // Буфер исходных данных

float* result     // Буфер результата

)

{

float time[50];               // Абсциссы исходных точек

float value[50];              // Ординаты исходных точек

float coeffs[50];             // Коэффициенты

float buf,maxt,mint,step;     // Промежуточные переменные

int i,j,k;                    // Счётчики

// Получение временных границ

maxt=data[0];

mint=data[0];

// Выделение данных

for (i=0; i<p_numb; i++)

{

time[i]=data[2*i];

value[i]=data[2*i+1];

if (time[i]>maxt) maxt=time[i];

if (time[i]<mint) mint=time[i];

}

// Расчёт коэффициента домножения для каждого из полиномов

for (i=0; i<p_numb; i++)

{

coeffs[i]=1;

for (j=0; j<p_numb; j++)

{

// Задаём множители так, чтобы в остальных

// точках значение полинома было равно нулю

if (i!=j) coeffs[i]=coeffs[i]*(time[i]-time[j]);

}

// Расчёт функции в исходной точке и получение

// коэффициента домножения

coeffs[i]=value[i]/coeffs[i];

}

// Получение шага интерполяции

step=(maxt-mint)/(i_numb-1);

// Расчёт значений интерполянта в искомых точках

for (k=0; k<i_numb; k++)

{

// Расчёт абсциссы точки

result[2*k]=mint+step*k;

result[2*k+1]=0;

// Последовательное сложение значений полиномов в точке

for (i=0; i<p_numb; i++)

{

buf=coeffs[i];

for (j=0; j<p_numb; j++)

{

if(i!=j)buf=buf*(result[2*k]-time[j]);

}

// Сохранение результата в буфер

result[2*k+1]+=buf;

}

}    

return;

}

Реализация серверного приложения, решающего задачу интерполяции

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <sys/iofunc.h>

#include <sys/dispatch.h>

#include <unistd.h>

// Прототип функции интерполяции

void interpolate(int p_numb, int i_numb, float* data, float* result);

// Основная функция проекта

int main(void)

{

int               rcvid;            // VID клиента

float             msg_buf[1002];    // Буфер приёма и передачи

name_attach_t     *res;             // Информация о клиенте

int               p_numb;           // Количество исходных точек

// Создание именованного канала

res = name_attach(NULL, "int_server", 0 );

if (res==NULL)

{

printf("Error #%d: Cant't create channel\n", errno);

return 1;

}

else printf ("Server's channel created\n");

// Цикл обработки сообщений от клиента

while(1)

{

// приём сообщения в буфер msg_buf

rcvid = MsgReceive(res->chid, &msg_buf[0], 102*sizeof(float), NULL);

if (rcvid!=0)

{

p_numb= msg_buf[1];

// Интерполяция

interpolate (msg_buf[0], msg_buf[1], &msg_buf[2], msg_buf);

// Отправка результата клиенту                           MsgReply(rcvid,p_numb*sizeof(float),msg_buf,p_numb*2*sizeof(floa     

}

}

return 0;

}

Разработка консольного клиентского приложения, использующего сервер для выполнения интерполяции

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <sys/iofunc.h>

#include <sys/dispatch.h>

#include <unistd.h>

// Основная функция программы

int main( int argc, char **argv)

{

int         p_numb, i_numb;         // Количества исходных и требуемых точек

int         res, i;                 // промежуточные переменные

int         coid;                   // Идентификатор канала сервера

float       smsg [102];             // Буфер отправляемого сообщения

float       rmsg [1000];            // Буфер принимаемого сообщения

FILE*       finp;                   // Указатель на файл исходных данных

FILE*       foutp;                  // Указатель на файл результатов

// Если не указаны имена файлов ввода и вывода, то выход

if (argc !=3)

{

printf ("Error #1: Input and output files haven't specified.");

return 1;  

}

// Открытие файла ввода

finp=fopen(argv[1],"r");

if (finp==NULL)

{

printf ("Error #6: Can't open file %s.", argv [1]);

return 6;  

}

// Считывание данных из файла ввода

res=fscanf(finp," %d %d",&p_numb, &i_numb);

if (res!=2)

{

printf("Error #3: Can't get point numbers.");

return 3;  

}

// Проверка допустимости значения количества исходных точек

if ((p_numb<2)||(p_numb>50))

{

printf("Error #4: Data points number must be numeric in [2..50].");

return 4;        

}

// Проверка допустимости количества требуемых точек

if ((i_numb<2)||(i_numb>500))

{

printf("Error #5: Data points number must be numeric in [2..500].");