基于异步回调机制的嵌入式Linux浏览器底层设计与实现

论文摘要

嵌入式浏览器常常会因为各种阻塞的网络I/O操作给浏览器的效率造成严重的限制。本文在对网络延迟对网络数据请求造成的影响规律进行详细分析后,指出了网络延迟造成Socket API调用阻塞的五个阶段:DNS域名解析、建立TCP连接、发送Http请求、接收服务器返回的数据、关闭TCP连接等等。然后根据网络延迟对浏览器数据请求的影响规律,有针对性地提出了浏览器底层的设计策略。针对嵌入式平台的特点,利用根据命令处理器设计模式实现的“请求队列-异步回调”机制,将各个引起延迟的网络I/O操作模块封装隔离成可以异步回调操作的模块。在此基础上设计并实现的浏览器底层架构,有效减少了各个模块之间互相牵制的可能性,提高浏览器网络I/O操作的效率。同时,在底层各个模块中,对于并发网络I/O操作采用POSIX实时信号作为事件驱动机制,配合网页数据缓存来减少不必要的网络传输、再将DNS域名解析操作以独立的线程运行。该方案保证浏览器的不会因网络I/O操作而阻塞,并重叠利用网络延迟时间去处理数据,提高了网络吞吐率和浏览器的性能。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究目的与意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文结构
• 2 同步网络 I/O 执行流程对浏览器性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 在网络请求过程中的网络延迟
• 2.2.1 Http 请求执行过程中的网络延迟
• 2.2.2 DNS 请求过程中的网络延迟
• 2.3 网络延迟对Socket API 同步执行流程的影响
• 2.3.1 同步机制的缺点
• 2.3.2 同步调用阻塞在Socket API 执行流程中的表现
• 2.3.3 网络延迟对TCP 连接的影响
• 2.4 web 网页的组成特点对浏览器性能的影响
• 2.5 阻塞式执行流程地浏览器性能造成的影响
• 2.6 浏览器底层设计时应该采取的设计策略
• 2.6.1 采用异步执行架构
• 2.6.2 利用网络等待时间执行有效运算
• 2.6.3 合理的使用数据缓存
• 2.7 本章小结
• 3 异步回调机制与浏览器底层架构
• 3.1 引言
• 3.2 异步回调机制
• 3.2.1 异步回调机制
• 3.2.2 命令处理器设计模式
• 3.2.3 用命令处理器模式实现“请求队列-异步回调”机制
• 3.3 浏览器底层架构采用异步回调机制的必要性
• 3.4 与多线程并发网络I/O 的比较
• 3.5 本章小结
• 4 嵌入式浏览器底层架构的设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 浏览器的底层的总体设计
• 4.2.1 各个组成模块介绍
• 4.2.2 各种应用层协议的封装
• 4.3 网页数据缓存的实现
• 4.3.1 数据结构
• 4.3.2 执行流程
• 4.3.3 接口定义
• 4.4 Http 请求模块的实现
• 4.4.1 数据结构
• 4.4.2 执行流程
• 4.4.3 接口定义
• 4.5 DNS 缓存管理模块的实现
• 4.5.1 数据结构
• 4.5.2 执行流程
• 4.5.3 接口定义
• 4.6 本章小结
• 5 基于实时信号的 I/O 引擎模块实现
• 5.1 引言
• 5.2 实时信号的性能特点
• 5.2.1 基本概念
• 5.2.2 实时信号对普通信号的改进与发展
• 5.2.3 实时信号的发送与接收
• 5.2.4 实时信号处理函数的安装
• 5.3 基于实时信号的网络I/O 事件驱动模型
• 5.3.1 SIGIO 信号驱动I/O 模型的局限
• 5.3.2 基于实时信号的事件驱动机制所具有的优点
• 5.3.3 嵌入式平台采用实时信号作为事件驱动机制的优点
• 5.4 Signal-pre-fd 策略
• 5.4.1 实时信号队列溢出可能造成的潜在限制
• 5.4.2 采用signal-pre-fd 策略防止信号队列溢出
• 5.5 基于实时信号事件驱动机制的I/O 引擎模块的实现
• 5.5.1 数据结构
• 5.5.2 执行流程
• 5.5.3 接口定义
• 5.6 本章小结
• 6 测试结果与分析
• 6.1 测试结果
• 6.2 结果分析
• 7 结论与展望
• 7.1 主要工作总结
• 7.2 对后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书