用于分布式计算的网络编程框架的设计和实现

【摘要】: 以云计算为核心的第三次IT革命引发了新的技术浪潮，而分布式计算在这一浪潮中发挥了核心作用. 实现分布式计算的主流方法是使用普通的商用硬件来构建分布式系统，并通过增加机器数量来增加容量. 为了实现这样的分布式系统，必须涉及多个主机上的多个进程，并且由于不同主机之间的进程需要通过网络连接，因此不可避免地会带来许多复杂的问题. 使用C ++等现代高级编程语言和面向对象的思想来设计和实现分布式系统可以在一定程度上降低或避免这些复杂性. 网络和分布式系统实验室的基本类库最初是设计和实现的，以降低设计通信服务器的总体难度并减少实现通信服务器的开发工作量. 本文的主要目的是进一步改进和完善网络和分布式系统实验室的基础类库，并设计和实现用于分布式计算服务的网络编程框架. 本文总结并梳理了实现分布式计算业务的共同要求，并提取了两个模型: 通信模型和并发模型. 通过分离业务逻辑和基础通信模型，并将业务逻辑与基础并发模型分离，我们尝试分离代码的功能部分和非功能部分. 基于这两个模型，本文设计并实现了两个框架来支持通用分布式计算业务的实现: 事件驱动框架和多线程框架. 多线程框架的优点是为并发服务提供了非常自然的抽象，并且服务之间的隔离度很好. 缺点是操作系统提供的本机线程是稀缺资源. 事件驱动框架的优点是它可以提供大量并发，无需上下文切换和锁定. 缺点是编程复杂度增加. 结合实际应用，本文提出了一种使用网络编程框架的范例: 业务的主要流程在事件驱动的框架中实现，该框架以统一的方式处理网络I / O事件，计时器事件和信号事件. ，而事件驱动框架中的所有内容均被阻止，而诸如磁盘I / O或事务之类的进程均由多线程框架处理. 在本文的最后，通过测试案例验证了该框架的功能和性能特征. 使用本文实现的网络编程框架来实现分布式计算服务不仅可以很好地满足性能要求网络与分布式计算，而且可以大大简化开发工作量网络与分布式计算，从而使程序员可以将更多精力放在分布式计算业务逻辑的实现上.

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