一、課程目標

本次課程針對使用ACE工具包進行高性能網(wǎng)絡應用開發(fā)，通過本次課程的學習，學員將具備以下能力：

• 了解ACE的架構和組件；
• 理解現(xiàn)代操作系統(tǒng)線程模型、并發(fā)以及同步機制；
• 熟練使用ACE線程管理和同步機制接口開發(fā)并發(fā)應用；
• 熟練使用ACE基本的IPC SAP接口，如SOCK_Stream、SOCK_Dgram等；
• 深刻理解現(xiàn)代操作系統(tǒng)中事件多路分離和分派機制如select、epoll等、了解異步I/O以及完成事件的分派；
• 熟練使用ACE Reactor組件、Acceptor-Connector組件、Proactor組件等構建穩(wěn)定、高效和靈活的網(wǎng)絡應用。

二、參訓要求

參加本次課程的學員須具備以下能力：

• 熟練掌握C++語法，理解C++面向對象和泛型（模板）機制；
• 了解TCP/IP協(xié)議，有網(wǎng)絡編程概念。

四、課程大綱

本次課程由以下幾個部分構成：

1、 ACE簡介

• 什么是ACE？
• ACE的使用范圍；
• ACE工具包的架構層次；
• ACE的組件簡介。

2、ACE基礎的網(wǎng)絡I/O對象

• 詳細介紹ACE_SOCK、ACE_SOCK_Acceptor、ACE_SOCK_Connector、ACE_INET_Addr等class的使用。
• ACE Socket基類：ACE_SOCK；
• TCP主動連接對象：ACE_SOCK_Connector；
• 基于TCP、面向連接的Socket：ACE_SOCK_Stream；
• TCP被動連接對象：ACE_SOCK_Acceptor；
• 基于UDP、無連接的Socket：ACE_SOCK_Dgram (Unicast)、ACE_SOCK_Dgram_Mcast (Multicast)、ACE_SOCK_Dgram_Bcast (Broadcast)。

3、ACE并發(fā)編程：線程與同步

• 線程與進程之區(qū)別；
• 用戶線程與內核線程；
• 不同操作系統(tǒng)中的線程模型；
• ACE線程管理：Thread_Manager；
• ACE線程同步：ACE_Guard、ACE_Thread_Mutex等；
• ACE Task框架：Message_Block、Message_Queue、ACE_Task。

4、ACE Reactor框架

ACE Reactor框架簡化事件驅動程序的開發(fā)，而事件驅動是很多網(wǎng)絡化應用的基本特征，這些應用常見的事件源包括I/O事件、Posix信號或 Windows句柄激發(fā)以及定時器到期等。

• 關于ACE Reactor框架；
• 關于事件多路分離和分派 (Event demultiplexing and dispatching )；
• Linux下 I/O事件多路分離機制：select、epoll；
• 事件處理器 ACE_Event_Handler：
• I/O事件（輸入、輸出）、信號、超時事件、異常事件的捕獲和處理；
• ACE_Timer_Queue和ACE_Time_Value：
• 定時器的應用；
• ACE_Reactor：ACE的反應器為ACE Reactor框架的核心，負責事件的檢測、多路分離和事件處理器的分派；
• 例程：基于ACE Reactor框架實現(xiàn)一個多人聊天室。

5、ACE Acceptor-Connector框架

ACE Acceptor-Connector框架實現(xiàn)了Acceptor-Connector模式，這種模式通過解除：1，網(wǎng)絡化應用中相互協(xié)作的對等服務的連接和初始化所需的活動、2，以及它們一旦連接和初始化后所執(zhí)行的處理的耦合，增強了軟件復用和可擴展性。

• 集成了Message_Queue的ACE_Event_handler：ACE_Svc_Handler；
• 接受器：ACE_Acceptor；
• 連接器：ACE_Connector；
• 例程：基于Acceptor-Connector框架實現(xiàn)一個轉發(fā)服務器。

6、ACE Proactor框架

Proactor框架引入異步I/O機制，既保留了Reactor框架的事件多路分離，避免多線程的開銷，同時還緩和了反應式的同步I/O的瓶頸效應。

• 關于Proactor模式和Proactor框架；
• 關于異步I/O；
• 異步I/O工廠類：
• ACE_Asynch_Read_Stream和ACE_Asynch_Write_stream；
• ACE_Handler；
• 前攝式Acceptor-Connector；
• 前攝器：ACE_Proactor；
• 例程：基于Proactor框架重新實現(xiàn)多人聊天室。

7、ACE實用工具

• ACE日志實用工具：ACE_Log_Msg；
• 讀寫配置文件：ACE_Configuration_Heap；
• Singleton模式 (單例模式) 的ACE實現(xiàn)：ACE_Singleton類模板。

8、高性能網(wǎng)絡編程討論

• 考究高性能網(wǎng)絡編程中應該遵循的原則，討論并發(fā)、同步、事件多路分離等機制的適用場合。
• 網(wǎng)絡應用的瓶頸在何處？
• 事件多路分離 vs 一連接一線程 (Event demultiplexing vs One thread per connection)；
• 同步I/O vs 異步I/O (Synchronous I/O vs Asynchronous I/O)；
• 如何適當?shù)厥褂枚嗑€程？
• 什么時候需要多個 事件多路分離線程？

9、應用層協(xié)議定義與實現(xiàn)

• 為什么要自定義應用層協(xié)議？
• 定義應用層協(xié)議 (以XMMEP協(xié)議為例)；
• 用C++實現(xiàn)自定義的協(xié)議 (以XMMEP協(xié)議為例)。
• 注：XMMEP為X-Messenger Message Exchanging Protocol。

六、課程資源

      可獲取的課程資源見：教學資源。