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ACE高性能网络编程

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ACE高性能网络编程

一、课程目标

本次课程针对使用ACE工具包进行高性能网络应用开发,通过本次课程的学习,学员将具备以下能力:

    * 了解ACE的架构和组件;
    * 理解现代操作系统线程模型、并发以及同步机制;
    * 熟练使用ACE线程管理和同步机制接口开发并发应用;
    * 熟练使用ACE基本的IPC SAP接口,如SOCK_Stream、SOCK_Dgram等;
    * 深刻理解现代操作系统中事件多路分离和分派机制如select、epoll等、了解异步I/O以及完成事件的分派;
    * 熟练使用ACE Reactor组件、Acceptor-Connector组件、Proactor组件等构建稳定、高效和灵活的网络应用。

四、课程大纲

本次课程由以下几个部分构成:
1、 ACE简介

    * 什么是ACE?
    * ACE的使用范围;
    * ACE工具包的架构层次;
    * ACE的组件简介。

2、ACE基础的网络I/O对象

    * 详细介绍ACE_SOCK、ACE_SOCK_Acceptor、ACE_SOCK_Connector、ACE_INET_Addr等class的使用。
    * ACE Socket基类:ACE_SOCK;
    * TCP主动连接对象:ACE_SOCK_Connector;
    * 基于TCP、面向连接的Socket:ACE_SOCK_Stream;
    * TCP被动连接对象:ACE_SOCK_Acceptor;
    * 基于UDP、无连接的Socket:ACE_SOCK_Dgram (Unicast)、ACE_SOCK_Dgram_Mcast (Multicast)、ACE_SOCK_Dgram_Bcast (Broadcast)。

3、ACE并发编程:线程与同步

    * 线程与进程之区别;
    * 用户线程与内核线程;
    * 不同操作系统中的线程模型;
    * ACE线程管理:Thread_Manager;
    * ACE线程同步:ACE_Guard、ACE_Thread_Mutex等;
    * ACE Task框架:Message_Block、Message_Queue、ACE_Task。

4、ACE Reactor框架

ACE Reactor框架简化事件驱动程序的开发,而事件驱动是很多网络化应用的基本特征,这些应用常见的事件源包括I/O事件、Posix信号或 Windows句柄激发以及定时器到期等。

    * 关于ACE Reactor框架;
    * 关于事件多路分离和分派 (Event demultiplexing and dispatching );
    * Linux下 I/O事件多路分离机制:select、epoll;
    * 事件处理器 ACE_Event_Handler:
    * I/O事件(输入、输出)、信号、超时事件、异常事件的捕获和处理;
    * ACE_Timer_Queue和ACE_Time_Value:
    * 定时器的应用;
    * ACE_Reactor:ACE的反应器为ACE Reactor框架的核心,负责事件的检测、多路分离和事件处理器的分派;
    * 例程:基于ACE Reactor框架实现一个多人聊天室。

5、ACE Acceptor-Connector框架

ACE Acceptor-Connector框架实现了Acceptor-Connector模式,这种模式通过解除:1,网络化应用中相互协作的对等服务的连接和初始化所需的活动、2,以及它们一旦连接和初始化后所执行的处理的耦合,增强了软件复用和可扩展性。

    * 集成了Message_Queue的ACE_Event_handler:ACE_Svc_Handler;
    * 接受器:ACE_Acceptor;
    * 连接器:ACE_Connector;
    * 例程:基于Acceptor-Connector框架实现一个转发服务器。

6、ACE Proactor框架

Proactor框架引入异步I/O机制,既保留了Reactor框架的事件多路分离,避免多线程的开销,同时还缓和了反应式的同步I/O的瓶颈效应。

    * 关于Proactor模式和Proactor框架;
    * 关于异步I/O;
    * 异步I/O工厂类:
    * ACE_Asynch_Read_Stream和ACE_Asynch_Write_stream;
    * ACE_Handler;
    * 前摄式Acceptor-Connector;
    * 前摄器:ACE_Proactor;
    * 例程:基于Proactor框架重新实现多人聊天室。

7、ACE实用工具

    * ACE日志实用工具:ACE_Log_Msg;
    * 读写配置文件:ACE_Configuration_Heap;
    * Singleton模式 (单例模式) 的ACE实现:ACE_Singleton类模板。

8、高性能网络编程讨论

    * 考究高性能网络编程中应该遵循的原则,讨论并发、同步、事件多路分离等机制的适用场合。
    * 网络应用的瓶颈在何处?
    * 事件多路分离 vs 一连接一线程 (Event demultiplexing vs One thread per connection);
    * 同步I/O vs 异步I/O (Synchronous I/O vs Asynchronous I/O);
    * 如何适当地使用多线程?
    * 什么时候需要多个 事件多路分离线程?

9、应用层协议定义与实现

    * 为什么要自定义应用层协议?
    * 定义应用层协议 (以XMMEP协议为例);
    * 用C++实现自定义的协议 (以XMMEP协议为例)。
    * 注:XMMEP为X-Messenger Message Exchanging Protocol。

六、课程资源

      可获取的课程资源见:教学资源。
http://www.xuanyuan-soft.cn
Gtalk:athzhang@gmail.com
MSN : athxy@live.cn
Q Q :570508473 
电 话:18912671348
昆山前进西路1088号虹桥大厦
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