基于ACE的跨平台通信程序开发

1、 毕业设计(论文)开题报告题 目： 基于ace的跨平台通信程序开发 系 别： 应用技术学院 专 业： 计算机科学与技术 学生姓名： 杨逸龙 学号 200713030109 指导教师： 周铁山 2011年 4 月 20 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从外语系网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，

2、并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括5-8篇外文资料。对于重要得参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用a4纸，并装订单独成册，随毕业设计论文等资料装入文件袋中。1文献综述：结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500-3000字左右的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。一、 文献综述1、 通信软件现状及发展趋势当前国内网络应用程序的开发主要还是直接调用操作系统的api socket函数，通过这种低级和不可移植的api函数进行编程会带来各种偶发复杂性。通过socket这种底层操

3、作系统api函数开发网络应用程序时，需要完成许多繁琐、易错和不可移植的工作，加大了开发的难度，同时也增加了开发成本。主要问题是：(1)为了实现进程、线程及通信机制的新组合而调整代码，是非常繁琐的事情。分开代码、进行调整、再度开发容易出错。(2)在操作系统api层面上编程增加了偶发的复杂性。确定编程中微妙的错误之处并解决这些问题，所占用的开发时间是不规则的，有时需要的时间可能会非常的长。(3)成功的项目需要移植到新的平台和平台版本。尽管有各种标准，两种平台或版本仍然不会完全相同，于是各种复杂性又会再度出现。当前lt行业变化快速、竞争激烈，给网络化软件系统的开发带来了许多挑战。成功的网络软件必须展

4、现以下八个特征，同时，这也是网络通信软件发展的趋势：(1)可负担性：确保软件采购和演化的总开销不会过高。(2)可扩展性：支持连续的快速更叛和扩展，从而满足新的需求和占领新兴的市场。(3)灵活性：支持范围不断扩展的数据类型、传输流以及端对端的服务质量需求。(4)可移植性：减少在一种操作系统平台和编译器上支持各种应用所需的工作量。(5)可预测性和高效性：给对延迟敏感的实时应用提供低等待时间、给有高带宽要求的应用提供高性能，并在像无线链接这样的低带宽网路上提供可用性。(6)可靠性：确保应用健壮、容错。(7)可伸缩性；使应用有能力同时处理大量客户。(8)可信性：在互连的系统中确保完整性、机密性和可用性

5、。尽管计算机网络领域发展迅速，编写通信软件已经变得更为困难。大量消耗在开发通信软件上的努力不过是“重新发明轮子”的变种，已知的町以在应用问通用的组件被重写，而不是被复用。通过收集通用的组件和体系结ace(adaptive communicationenvironment，自适配通信环境)为这一问题提供了解决方案。应用开发者可以采用ace，挑选在他的应用中所需的组件，并开始在ace工具箱的陪伴下构建应用。除了在c+包装层中收集简单的“积木”，ace还包括了大的体系结构“积木”，它们采用了已被证明在软件开发领域中行之有效的模式和软件体系结构。此外由于平台系统的多样性和异构性，不同平台上具有不同的a

6、pi和语义组件，操作系统(0s)本身的进程间通信机制和并发机制具有局限性等，使得在多个os上开发和移植网络应用程序时。将面临错综复杂的挑战。同时0s本身具有以c语言写成的api，它们缺乏安全性、可移植性、可重入性和可扩充性，如果直接针对较低级的操作系统api编程。将导致编写出的网络应用程序非常容易出错和难以维护。ace很好地解决了这一问题。2、ace介绍计算机网络的普及，给软件开发者带来更大的挑战。硬件设备、软件环境的多样性（variety）和异种性（heterogeneity），使得网络程序设计的复杂性（complexity）大大提高。应用程序作为软件功能的最终实现者，不应当去直接应对这所有

7、的复杂性。因此，一套专门处理“多平台”差异和编程复杂性的中间件（middleware），对网络程序开发具有重要意义。ace就是这样一套优秀的中间件。当你在多个操作系统（os）平台上开发和移植网络应用程序时，将面临错综复杂的挑战。这些复杂性的表现形式各异：网络协议不兼容，在不同软、硬件平台上具有不同api和语义的组件库，由于os本身的进程间通信机制和并发机制的局限性造成的“偶发复杂性”。为减小这些问题的影响，adaptive communication environment（ace）提供了一套“面向对象”工具包。此工具包可运行在大量硬件和os平台上，包括win32和unix的大多数版本，以及很

8、多实时及嵌入式操作系统。ace（the adaptive communication environment）姿势配通信环境，是可自由使用、开放源代码的面向对象（oo）框架（framework），它实现了很多用于并发通信软件的核心模式。ace提供了一组丰富的可重用c+包装外观（wrapper faade）和框架组件，可跨平台完成通用的通信软件任务，其中包括：时间多路分离和事件处理器分派、信号处理、服务初始化、进程间通信、共享内存管理、消息路由、分布式服务动态配置、并发执行和同步等等。ace能够使开发人员更轻松、更迅速的开发可移植、高性能的应用，尤其是在网络化和多线程化应用的同时，拥有更多的灵活

9、性以及更少的错误数量。总之，ace具有以下特点：(1)ace提供了操作系统适配层，把应用程序和各种操作系统平台差异屏蔽起来，从而消除了各种api函数和它们语义中的细微差异。这样，利用ace开发的网络程序具有可移植性。(2)ace提供了许多框架和设计模式来解决网络时延、字节序、数据结构布局、网络的不稳定性和性能，平滑的处理多个连接。(3)ace提供了一组内聚的，组织得当的抽象类，能够使迸程闯通信、共享内存、线程、同步机制以及其它功能更易于使用。ace能够对以下事务进行简化并且实现自动化：连接建立、事件多路分离、安全丽高效的进程剧通信、封包/解包、应用组件的动态配置、并发以及同步。更重要的是，开发

10、者可以轻松的对ace的各种框架进行定制，从而支持广泛的运行时环境和应用要求。ace采用面向对象的技术，广泛使用丁设计模式和框架，并使用c+十语言的诸多特性，消除了操作系统硬件平台，c+编译器以及c+运行环境之间的差异性，使得基于ace 开发的应用具有很高的移植性。此外，利用ace的软件包，开发网络化和多线程的应用还可带来如下好处：增强可移植性：在ace组件的帮助下，很容易在一种os平台上编写并发网络应用，然后快速地将它们移植到各种其他的os平台上。而且，因为ace是开放源码的自由软件，你无需担心被锁定在特定的操作系统平台或编译器上。 更好的软件质量：ace的设计使用了许多可提高软件质量的关键模

11、式，这些质量因素包括通信软件灵活性、可扩展性、可复用性和模块性。 更高的效率和可预测性：ace经仔细设计，支持广泛的应用服务质量（qos）需求，包括延迟敏感应用的低响应等待时间、高带宽应用的高性能，以及实时应用的可预测性。 更容易转换到标准的高级中间件：tao使用了ace提供的可复用组件和模式。它是corba的开发源码、遵循标准的实现，并为高性能和实时系统作了优化。为此，ace和tao被设计为能良好地协同工作，以提供全面的中间件解决方案。ace正在进行持续的改进。riverace公司采用开放源代码商业模式对ace进行商业支持。此外，ace开发组的许多成员目前正在进行the ace orb的开发

12、工作。开题报告：一、课题的目的；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和拟解决的问题；四、研究方法、步骤和措施；五、参考文献开题报告一、 课题的目的本题是一个是构建基于ace跨平台的对等网的一个子课题，是一个完全实用化的课题；要求实现c+源代码级可移植的对等网络的基础通讯模块，最低要实现常用平台windows和linux上的c+源代码级的可移植。二、 课题发展现状和前景展望ace(adaptive communication environment)起源于dougls cschmidt博士在加利福尼亚州立大学irvine分校进行的研究和开发活动。ace是一个开源软件，可以免费使用。当前，

13、在许多领域，ace都得到了广泛的应用。ace做为一个优秀的网络通信开发软件工具包，其应用领域一直在不断的扩大。当前，ace的应用领域遍及电信、航空、保险、军事、天文、游戏等。随着ace的应用不断扩展，对ace也提出了一些新的要求，ace未来的发展趋势为：(1)支持新平台和现有平台的新版本。ace会继续得到增强和扩充，同时会拓展新的平台。在新的ace中，c+标准中的新特性，如原始的异常、模板部分特殊化、模板成员函数和c+标准库等。(2)提高健壮性。ace需要进一步进行广泛的回归测试，这些测试会自动检测编译错误、配置错误、运行时错误和内存错误。以保证它的品质和健壮性能继续得到提高。(3)减少内存占

14、用。下一步ace的子集可以分开生成，这样应用程序就只占用承担它需要的那部分子集的内存开销，不用承担它不需要的那部分开销。三、 课题主要内容和拟解决的问题1、主要内容（1） 构建ace相应的动态和静态库、安装好ace的开发环境（2） 熟悉ace工具软件包的主要功能和基本使用方法（3） 设计并实现对等网络的基础通讯模块（4） 设计并实现一个简单的主程序使用该基础通讯模块2、 拟解决的问题（1） ace是什么？相关资料如何查找？（2） 软件red hat 9.0、ace5.3以上等工具准备（3） ace工具软件包如何使用以及开发环境怎么安装、如何构建相应的动态和静态库？（4） 基础通讯模块如何创建？

15、主程序如何编译？（5） 如何实现在常用平台windows和linux上的c+源代码级的可移植等等总而言之，由于没有学过这方面的知识，所以待解决的问题有很多，只能自己一步一步从头开始学起，尽量达到课题目标。四、 研究方法、步骤和措施1、研究方法1)系统的结构本系统属于消息中间件的一种，采用了客户服务器结构，客户端作为消息的收发终端，为用户提供统一的应用接口，但把服务器的异步通讯。消息路由与同步存储转发的功能分离开束，分别实现了三种类犁的服务器。2)异步与同步通讯的方法本系统的异步通讯功能在参考消息队列的基础上，设计了单独的异步转发服务器实现异步消息的存储与转发，这样把异步转发与同步通信分离开来，

16、同步通讯可以由两个客户端直接进行，当客户端不能赢接相连时，通过单独的同步转发服务器进行转发。3)路由方法本系统的路由方法在参考子网路由协议的基础上，设计了单独的名字服务器，对消息的传输进行路由，通过同步或异步转发服务器转传。4)转传方法本系统中消息的可靠传输采用循环应答转传方式实现，中间节点不保存消息的状态信息。5)ace的使用依据系统总体目标要求兼顾实用和可负担的原则，为寻求可靠的、灵活的、高质量和低成本的技术支持，ace的灵活性、增强的可移植性和更好的软件质量对于本系统而言比较适宜。最终选择了ace作为设计本系统平台的技术支撑。2、步骤和措施（1）分析阶段（第1.2.3周）熟悉课题，了解课

17、题的名称，来源，课题的范围，根据所提供的原始搜集资料和调查研究。查阅有关的文献，收集有关的数据，并写出开题报告。该这段主要通过到图书馆和上网查找数据来完成。（2）设计阶段（第7.8.9.10周）先用文字大体的说明系统的总体结构，数据结构，控制结构、接口、界面、系统的输入、输出方式，做出设计说明书，再根据系统的总体功能的模块划分进行代码设计。此阶段先准备好各种开发工具，对这些开发工具进行初步的熟悉，然后按照任务要求一步一步来进行。（3）实施和调试阶段（第11.12.13周） 对系统进行调试，并修改和完成系统功能通过查找资料、询问同学和老师来克服问题并实现。五、 参考文献1 stephen dhu

18、ston，james ce johnson，umar syyidace程序员指南：网络与系统编程的实用设计模式m马维达译北京：中国电力出版社，20042 douglas cschmidt，stephen dhustonc+网络编程 卷1：运用ace与模式消除复杂性m於春景译武汉：华中科技人学出版社，20033 douglas cschmidt，stephen dhustonc+网络编程 卷2：基于ace和框架的系统化复用m马维达译北京：电子工业出版社，20044 王洪磊 基于ace的网络通信子系统的设计与实现 硕士学位论文南昌大学-20075 林智 基于ace的短信基础平台的设计与实现 硕士学