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Linux高性能网络编程的介绍

发布时间:2021-01-21 03:25:54 阅读: 来源:水溶性咪唑啉厂家

Linux高性能网络编程

一、课程目标

本次课程深入讲解Linux下的socket编程,并以此为基础,着重讨论如何提高网络服务端应用的性能,通过本次课程的学习,学员将收获以下方面的成果:

熟练使用socket系列函数进行网络编程;

深刻理解服务端应用的性能要求;

利用Linux提供的各种机制,有效地解决服务端应用的性能瓶颈。

二、参训要求

参加本次课程的学员须具备以下能力:

了解TCP/IP协议,有网络编程概念。

本次课程使用 C语言 教学,所以学员需拥有较好的C语言基础;

能熟练使用常用的Linux命令;

能熟练使用gcc、gdb、熟练撰写makefile;

最好熟练使用vi、emacs等文本编辑器其中的一种。

三、课程实践环境

学员自备电脑

操作系统:GNU/Linux 2.6+(建议使用Redhat AS 5+或Ubuntu、Fedora)

编译器:GCC v4.1+、GDB v7.0+

可选IDE:Eclipse CDT

四、课程大纲

本次课程由以下几个部分构成:

1、POSIX Thread - 多线程

线程管理

线程创建:pthread_create()

线程终止:pthread_exit()

线程连接和分离:join and detach

线程同步机制

互斥体:mutex

读写锁:read-write lock

条件变量:condition variable

线程属性控制

mutex属性控制

2、Socket 简介

Socket地址数据结构:struct sockaddr,struct sockaddr_in

字节序以及字节序操作:ntohl(), ntohs(), htonl(), htons()

Internet地址操作:inet_aton(), inet_addr(), and inet_ntoa(), inet_pton(), inet_ntop()

3、TCP Socket

socket():创建socket

bind():绑定地址

listen():开始侦听

accept():接受来自客户端的连接

connect():连接到服务器

getsockname()和getpeername():获取本地和对端地址

I/O 操作:read(), write()

更高效的I/O 操作:readv(), writev()

TCP Server编程步骤

TCP Server v1:迭代式Echo Server

TCP Server v2:多进程并发式Echo Server,使用fork()和exec*()

TCP Server v3:多线程并发式Echo Server,使用pthread

TCP Client编程步骤

TCP Client:Echo Client

4、UDP Socket

recvfrom()和sendto():收发UDP数据报

UDP Echo Server

UDP Echo Client

组播(Multicast)和广播(Broadcast)

5、Socket Options和 IP Options

常用的Socket Options

常用的IP Options

Socket选项和IP选项对网络应用的影响

6、I/O多路复用:构建反应式(Reactive)网络应用

UNIX I/O多路复用机制概要

为什么I/O 多路复用对于网络应用很重要

I/O 多路复用与多线程(反应式模型和并发模型)

select / poll

在TCP Server和UDP Server中使用select和poll

Linux特有I/O 多路复用机制:Event poll (epoll)

在TCP Server和UDP Server中使用epoll

7、异步I/O:构建前摄式(Proactive)网络应用

相关概念:同步I/O和异步I/O、Proactor模式

异步I/O 是如何提高I/O 性能的

异步I/O系列操作

使用异步I/O的机制构建TCP Server

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

网络应用的瓶颈何在

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:2天,以每天6小时计,具体安排如下:

Day1

1 - POSIX Thread - 多线程

2 - Socket 简介

3 - TCP Socket

4 - UDP Socket

5 - Socket Options和 IP Options

Day2

6 - I/O多路复用:构建反应式(Reactive)网络应用

7 - 异步I/O:构建前摄式(Proactive)网络应用

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

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