《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程》課程介紹與教學(xué)大綱

PAGEPAGE5《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程》課程簡介課程編號：07034004課程名稱：UNIX網(wǎng)絡(luò)編程/UNIXNetworkProgramming學(xué)分:3學(xué)時(shí)：48（課內(nèi)實(shí)驗(yàn)(踐)：18上機(jī)：課外實(shí)踐：）適用專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程建議修讀學(xué)期：6開課單位：網(wǎng)絡(luò)工程先修課程：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)：閉卷平時(shí)成績30%期末70%教材與主要參考書目：UNIXNetworkProgrammingvol.1(3rdEdition)R.StevensChinaMachinePress參考書目：TheLinuxProgrammingInterface.M.Kerrisk.NoStarchPress.2010AdvancedProgrammingintheUNIXEnvironment.R.StevensChinaMachinePress內(nèi)容概述：中文：本課程是網(wǎng)絡(luò)工程的必修課，以介紹UNIX類系統(tǒng)環(huán)境下服務(wù)器客戶端套接字編程為主線，介紹各種常用服務(wù)器端代碼框架并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。其主要內(nèi)容包括：BSDsocket函數(shù)族接口定義與語義、常見客戶端服務(wù)器通信代碼框架、利用select與epoll系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)IO多路復(fù)用、UNIX域套接字與描述符傳送、后臺進(jìn)程、線程并發(fā)、Linux同步與互斥機(jī)制、進(jìn)程池與線程池。課程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)包括：畢業(yè)要求3.4掌握網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心思維與方法。體現(xiàn)在掌握Socket編程的核心內(nèi)容、同步與互斥的機(jī)制、服務(wù)端并發(fā)編程的技巧、應(yīng)用層編程與操作系統(tǒng)內(nèi)核的契合等；體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)中學(xué)生能夠在Linux環(huán)境下實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對完整的服務(wù)。畢業(yè)要求5.1了解整個(gè)學(xué)科的知識組織結(jié)構(gòu)、學(xué)科形態(tài)、典型方法等。體現(xiàn)在學(xué)生對服務(wù)器的工作機(jī)制可以從實(shí)現(xiàn)的角度有一個(gè)全面深入的理解，并可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇相應(yīng)的服務(wù)器代碼架構(gòu)。英文：Thiscourseisarequiredcourseforstudentsofthespecialityofnetworkengineering.ItmainlyintroducessocketprogrammingintheUNIX-likeenvironment.Thematerialsinvolvedinthiscourseincludes:theinterfacesandsemanticsofBSDsocketsystemcalls,server-sidecodeframeworks,IO-multiplexingwithselectandepoll,UNIXdomainprotocol,anddaemonprocesses,threads,synchronization,andprocess(thread)pre-allocation. Theimplementingobjectsofthiscoursearethefollowing. Graduaterequirement3.4:Graduatesshouldcomprehendthecorethinkingandmethodologyofthespecialityofnetworkengineering.Itisembodiedinthatstudentscomprehendsocketprogramming,themechanismofsynchronizationandmutualexclusion,theskillsofserver-sideconcurrentprogramming,cooperationbetweenapplicationprogrammingandtheoperatingsystemkernel,etc..ItisalsoembodiedinthatinthecoursedesignstudentscanimplementarelativelycompleteserverwithintheLinuxenvironment. Graduaterequirement5.1Graduatesshouldknowtheknowledgearchitecture,disciplineform,andcommonapproaches.Theyareembodiedinthatgraduateshaveacomprehensiveunderstandingabouttheworkingmechanismofserverbyimplementingaspecificserver,whichisconstructedinaspecificwayaccordingtoapplicationrequirements.《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程》教學(xué)大綱課程名稱課程編號學(xué)分/學(xué)時(shí)建議開課學(xué)期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)070340043/486先修課程后續(xù)課程開課單位適用專業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)C語言程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)絡(luò)工程一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)本課程是網(wǎng)絡(luò)工程的必修課，以介紹UNIX類系統(tǒng)環(huán)境下服務(wù)器客戶端套接字編程為主線，介紹各種常用服務(wù)器端代碼框架并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。其主要內(nèi)容包括：BSDsocket函數(shù)族接口定義與語義、常見客戶端服務(wù)器通信代碼框架、利用select與epoll系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)IO多路復(fù)用、UNIX域套接字與描述符傳送、后臺進(jìn)程、線程并發(fā)、Linux同步與互斥機(jī)制、進(jìn)程池與線程池。通過本課程的學(xué)習(xí)，初步掌握客戶端、服務(wù)器端程序的常用算法，并能恰當(dāng)?shù)厥褂貌l(fā)技術(shù)提高程序的性能；掌握利用線程或進(jìn)程進(jìn)行并發(fā)服務(wù)的程序框架。通過實(shí)際操作，熟悉Linux操作環(huán)境，掌握客戶端/服務(wù)器通信的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。課程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)包括：畢業(yè)要求3.4掌握網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心思維與方法。體現(xiàn)在掌握Socket編程的核心內(nèi)容、同步與互斥的機(jī)制、服務(wù)端并發(fā)編程的技巧、應(yīng)用層編程與操作系統(tǒng)內(nèi)核的契合等；體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)中學(xué)生能夠在Linux環(huán)境下實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對完整的服務(wù)。畢業(yè)要求5.1了解整個(gè)學(xué)科的知識組織結(jié)構(gòu)、學(xué)科形態(tài)、典型方法等。體現(xiàn)在學(xué)生對服務(wù)器的工作機(jī)制可以從實(shí)現(xiàn)的角度有一個(gè)全面深入的理解，并可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇相應(yīng)的服務(wù)器代碼架構(gòu)。本課程目標(biāo)分為課程教學(xué)和課程設(shè)計(jì)兩部分。1．課程教學(xué)活動(dòng)對學(xué)生能力培養(yǎng)的安排本課程的目的是使學(xué)生深入理解套接字編程的基礎(chǔ)知識和通過并發(fā)編程提升服務(wù)性能的技巧與方法。2．課程設(shè)計(jì)活動(dòng)對學(xué)生能力培養(yǎng)的安排通過實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)的方式讓學(xué)生掌握如何根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)服務(wù)端架構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)與編程能力、通過課程設(shè)計(jì)全過程訓(xùn)練強(qiáng)化學(xué)生對服務(wù)端編程的實(shí)際動(dòng)手能力。二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（按章節(jié)列出內(nèi)容要求學(xué)時(shí)等，實(shí)驗(yàn)上機(jī)項(xiàng)目要列在課程內(nèi)容一欄）UNIX網(wǎng)絡(luò)編程總學(xué)時(shí)數(shù)為48學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)為30學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為18學(xué)時(shí)；課程教學(xué)共有16章，具體內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)（☆）難點(diǎn)（△）學(xué)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)備注(指標(biāo))ConcurrentprogrammingandPOSIXIPCA☆4ElementSockets,UDPandTCPA☆4IOMultiplexingA☆Δ4DaemonA☆Δ4UNIXDomainProtocolA☆Δ2AdvancedIOandtimeoutB2AdvancedNon-blockingA☆Δ2Threading,mutualexclusionandread-writelocksA☆4Pre-allocationA☆Δ4Linuxconcurrency2IterativeUDPserver2ConcurrentTCPserver2IOmulti-plexingbyselect2IOmulti-plexingbyepollΔ4Non-blockingIOserver2ProcessPre-allocationserverΔ4（教學(xué)基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建議實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配本課程安排7次實(shí)驗(yàn)：包括Linux并發(fā)基礎(chǔ)、迭代型UDP服務(wù)、并發(fā)型TCP服務(wù)、select實(shí)現(xiàn)IO多路服用、epoll實(shí)現(xiàn)IO多路服用、非阻塞服務(wù)、以及進(jìn)程池預(yù)分配。共18學(xué)時(shí)。四、教學(xué)方法與教學(xué)手段課程教學(xué)以課堂講授、代碼解析為主，結(jié)合上機(jī)編程與代碼研讀等共同實(shí)施。五、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)課程考核成績采用平時(shí)成績+期終考試成績相結(jié)合的方式，平時(shí)成績占課程考核成績的30%，平時(shí)成績考核采用課堂提問、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式；期終考試成績占課程考核成績的70%，期終考試試卷對應(yīng)該課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的情況如下表所示：課程支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)在試卷中的相應(yīng)分?jǐn)?shù)指標(biāo)點(diǎn)3.460指標(biāo)點(diǎn)5.140總計(jì)100六、教材與主要參考書目UNIXNetworkProgrammingvol.1(3rdEdition)R.StevensC