昆山軒轅高端IT培訓---ACE高性能網絡編程
一、課程目標
本次課程針對使用ACE工具包進行高性能網絡應用開發，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；
- 理解現代操作系統線程模型、并發以及同步機制；
- 熟練使用ACE線程管理和同步機制接口開發并發應用；
- 熟練使用ACE基本的IPC SAP接口，如SOCK_Stream、SOCK_Dgram等；
- 深刻理解現代操作系統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組件等構建穩定、高效和靈活的網絡應用。
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協議，有網絡編程概念。
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并發編程：線程與同步
- 線程與進程之區別；
- 用戶線程與內核線程；
- 不同操作系統中的線程模型；
- 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，而事件驅動是很多網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框架實現一個多人聊天室。
5、ACE Acceptor-Connector框架
ACE Acceptor-Connector框架實現了Acceptor-Connector模式，這種模式通過解除：1，網絡化應用中相互協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框架實現一個轉發服務器。
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：ACE_Singleton類模板。
8、高性能網絡編程討論
- 考究高性能網絡編程中應該遵循的原則，討論并發、同步、事件多路分離等機制的適用場合。
- 網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)；
- 如何適當地使用多線程？
- 什么時候需要多個 事件多路分離線程？
9、應用層協議定義與實現
- 為什么要自定義應用層協議？
- 定義應用層協議 (以XMMEP協議為例)；
- 用C++實現自定義的協議 (以XMMEP協議為例)。
- 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。