Linux高性能网络编程
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/10/04 06:38:25
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。
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
六、课程资源
可获取的课程资源见：。
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。
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
六、课程资源
可获取的课程资源见：。