昆山轩辕高端IT培训---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。
二、参训要求
参加本次课程的学员须具备以下能力:
- 熟练掌握C++语法,理解C++面向对象和泛型(模板)机制;
- 了解TCP/IP协议,有网络编程概念。
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。