一、課程目標(biāo)

本次課程針對(duì)使用ACE工具包進(jìn)行高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)，通過(guò)本次課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員將具備以下能力：

• 了解ACE的架構(gòu)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(jī)制；
• 熟練使用ACE線程管理和同步機(jī)制接口開發(fā)并發(fā)應(yīng)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(jī)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(gòu)建穩(wěn)定、高效和靈活的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

二、參訓(xùn)要求

參加本次課程的學(xué)員須具備以下能力：

• 熟練掌握C++語(yǔ)法，理解C++面向?qū)ο蠛头盒停０澹C(jī)制；
• 了解TCP/IP協(xié)議，有網(wǎng)絡(luò)編程概念。

四、課程大綱

本次課程由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

1、 ACE簡(jiǎn)介

• 什么是ACE？
• ACE的使用范圍；
• ACE工具包的架構(gòu)層次；
• ACE的組件簡(jiǎn)介。

2、ACE基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)I/O對(duì)象

• 詳細(xì)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(dòng)連接對(duì)象：ACE_SOCK_Connector；
• 基于TCP、面向連接的Socket：ACE_SOCK_Stream；
• TCP被動(dòng)連接對(duì)象：ACE_SOCK_Acceptor；
• 基于UDP、無(wú)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(jìn)程之區(qū)別；
• 用戶線程與內(nèi)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(jiǎn)化事件驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，而事件驅(qū)動(dòng)是很多網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的基本特征，這些應(yīng)用常見(jiàn)的事件源包括I/O事件、Posix信號(hào)或 Windows句柄激發(fā)以及定時(shí)器到期等。

• 關(guān)于ACE Reactor框架；
• 關(guān)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(jī)制：select、epoll；
• 事件處理器 ACE_Event_Handler：
• I/O事件（輸入、輸出）、信號(hào)、超時(shí)事件、異常事件的捕獲和處理；
• ACE_Timer_Queue和ACE_Time_Value：
• 定時(shí)器的應(yīng)用；
• ACE_Reactor：ACE的反應(yīng)器為ACE Reactor框架的核心，負(fù)責(zé)事件的檢測(cè)、多路分離和事件處理器的分派；
• 例程：基于ACE Reactor框架實(shí)現(xiàn)一個(gè)多人聊天室。

5、ACE Acceptor-Connector框架

ACE Acceptor-Connector框架實(shí)現(xiàn)了Acceptor-Connector模式，這種模式通過(guò)解除：1，網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用中相互協(xié)作的對(duì)等服務(wù)的連接和初始化所需的活動(dòng)、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(qiáng)了軟件復(fù)用和可擴(kuò)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(shí)現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。

6、ACE Proactor框架

Proactor框架引入異步I/O機(jī)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(shí)還緩和了反應(yīng)式的同步I/O的瓶頸效應(yīng)。

• 關(guān)于Proactor模式和Proactor框架；
• 關(guān)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(shí)現(xiàn)多人聊天室。

7、ACE實(shí)用工具

• ACE日志實(shí)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(shí)現(xiàn)：ACE_Singleton類模板。

8、高性能網(wǎng)絡(luò)編程討論

• 考究高性能網(wǎng)絡(luò)編程中應(yīng)該遵循的原則，討論并發(fā)、同步、事件多路分離等機(jī)制的適用場(chǎng)合。
• 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(dāng)?shù)厥褂枚嗑€程？
• 什么時(shí)候需要多個(gè) 事件多路分離線程？

9、應(yīng)用層協(xié)議定義與實(shí)現(xiàn)

• 為什么要自定義應(yīng)用層協(xié)議？
• 定義應(yīng)用層協(xié)議 (以XMMEP協(xié)議為例)；
• 用C++實(shí)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(jiàn)：教學(xué)資源。