ACE高性能网络编程——学习大纲

左手的ㄟ右手 2023-01-09 00:48 199阅读 0赞

# 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。

## 三、课程实践环境 ##

*  学员自备电脑
 *  实践平台 (以下二者之一)：
    
     *  Win32 / Visual Studio 2008 (或更新)
     *  Linux 2.6.18+ x86-32 / GCC 4.1.2+ / Eclipse CDT 、vi
 *  ACE 6.0.0+

## 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。

## 五、时间安排 ##

课程时间：3天，以每天6小时计，具体安排如下：

*  Day1
    
     *  1 - ACE简介
     *  2 - ACE基础的网络I/O对象
     *  3 - ACE并发编程
 *  Day2
    
     *  4 - ACE Reactor框架
     *  5 - ACE Acceptor-Connector框架
 *  Day3
    
     *  6 - ACE Proactor框架
     *  7 - ACE实用工具
     *  8 - 高性能网络编程讨论
     *  9 - 应用层协议定义与实现
     *  课程回顾与总结

## 六、课程资源 ##

可获取的课程资源见：[教学资源][Link 1]。

[http://www.xuanyuan-soft.cn][http_www.xuanyuan-soft.cn]

QQ:570508473

[Link 1]: http://www.xuanyuan-soft.cn/zh/personal/resources
[http_www.xuanyuan-soft.cn]: http://www.xuanyuan-soft.cn/