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基于Reactor模式的Muduo网络框架技术研究

肖凯  
【摘要】:智能手机的出现,使得传统互联网从PC进化到了PC+移动互联网阶段,各种类型的新的网络应用层出不穷。数量繁多的客户端的出现,对服务器端网络应用提出了高并发、低延迟等新需求。C++在服务端应用开发中被广泛使用,许多高性能计算机后台都是采用C++进行开发的。但是C++开发难度较大,传统的C++开发模型很难应付新的应用需求,因此需要实现现代高性能网络的开发技术。本文通过研究传统网络开发模型在连接建立、数据传输等方面的实现过程,总结出传统网络开发模型的性能瓶颈在于网络IO和多线程并发性能低下。针对传统网络开发模型的瓶颈,本文研究了用于加强网络性能的IO复用技术,以及改善多线程效率低下、提升并发性能的线程池技术,并深入研究了基于上述技术的Reactor模型。但是Reactor模型在性能上的提升是以开发复杂度的增加为代价的,为了降低C++网络应用的开发难度,本文选取了基于Reactor模式的Muduo网络框架,该框架架构清晰,使用也较为简单,能够为C++开发带来不小的便利。本文具体实现了两方面的网络应用,分别是高速缓存的网络IO应用和大数据量并发的低延迟应用,用于检测Muduo网络框架在高速缓存和高并发、低延迟应用等关键网络应用需求上的性能表现。采用Muduo框架模拟实现memcached软件是高速缓存、网络IO应用的典型,通过实现模拟实现该软件的功能并进行性能评测,证实Muduo在网络IO及高速缓存上性能优异。另一方面,即时通信服务属于典型的大数据量并发、低延迟的网络服务,本文通过即时通信服务器的研发与测试,验证Muduo在多线程大数据量并发和消息快速响应等方面能够满足业务性能需求,可以作为传统网络服务支持高并发、低延迟性能需求的重要开发工具。通过理论研究和实际应用软件的性能测试结果分析证明,Muduo网络框架能够满足现代网络应用在性能上的需求,为C++开发此类应用提供了较为优秀的参考。


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