Windows Socket五种I/O模型详细介绍（精）
如果你想在Windows平臺(tái)上構(gòu)建服務(wù)器應(yīng)用，那么I/O模型是你必須考慮的。Windows操作系統(tǒng)提供了選擇（Select）、異步選擇（WSAAsyncSelect）、事件選擇（WSAEventSelect）、重疊I/O（Overlapped?I/O）和完成端口（Completion?Port)共五種I/O模型。每一種模型均適用于一種特定的應(yīng)用場(chǎng)景。程序員應(yīng)該對(duì)自己的應(yīng)用需求非常明確，而且綜合考慮到程序的擴(kuò)展性和可移植性等因素，作出自己的選擇。
我會(huì)以一個(gè)回應(yīng)反射式服務(wù)器（與《Windows網(wǎng)絡(luò)編程》第八章一樣）來(lái)介紹這五種I/O模型。
我們假設(shè)客戶(hù)端的代碼如下（為代碼直觀(guān)，省去所有錯(cuò)誤檢查，以下同）：
#include?"stdafx.h"
#include?<WINSOCK2.H>
#include?<stdio.h>
#define?SERVER_ADDRESS?"137.117.2.148"
#define?PORT???????????5150
#define?MSGSIZE????????1024
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")
int?main()
{
WSADATA?????wsaData;
SOCKET??????sClient;
SOCKADDR_IN?server;
char????????szMessage[MSGSIZE];
int?????????ret;
?
WSAStartup(0x0202,?&wsaData);
sClient?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);
memset(&server,?0,?sizeof(SOCKADDR_IN));
server.sin_family?=?AF_INET;
server.sin_addr.S_un.S_addr?=?inet_addr(SERVER_ADDRESS);
server.sin_port?=?htons(PORT);
connect(sClient,?(struct?sockaddr?*)&server,?sizeof(SOCKADDR_IN));
while?(TRUE)
{
printf("Send:");
gets(szMessage);
send(sClient,?szMessage,?strlen(szMessage),?0);
ret?=?recv(sClient,?szMessage,?MSGSIZE,?0);
szMessage[ret]?=?'/0';
printf("Received?[%d?bytes]:?'%s'/n",?ret,?szMessage);
}
closesocket(sClient);
WSACleanup();
return?0;
}
客戶(hù)端所做的事情相當(dāng)簡(jiǎn)單，創(chuàng)建套接字，連接服務(wù)器，然后不停的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
比較容易想到的一種服務(wù)器模型就是采用一個(gè)主線(xiàn)程，負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求，當(dāng)接收到某個(gè)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求后，創(chuàng)建一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于和該客戶(hù)端通信的套接字和一個(gè)輔助線(xiàn)程。以后該客戶(hù)端和服務(wù)器的交互都在這個(gè)輔助線(xiàn)程內(nèi)完成。這種方法比較直觀(guān)，程序非常簡(jiǎn)單而且可移植性好，但是不能利用平臺(tái)相關(guān)的特性。例如，如果連接數(shù)增多的時(shí)候（成千上萬(wàn)的連接），那么線(xiàn)程數(shù)成倍增長(zhǎng)，操作系統(tǒng)忙于頻繁的線(xiàn)程間切換，而且大部分線(xiàn)程在其生命周期內(nèi)都是處于非活動(dòng)狀態(tài)的，這大大浪費(fèi)了系統(tǒng)的資源。所以，如果你已經(jīng)知道你的代碼只會(huì)運(yùn)行在Windows平臺(tái)上，建議采用Winsock?I/O模型。
一.選擇模型
Select（選擇）模型是Winsock中最常見(jiàn)的I/O模型。之所以稱(chēng)其為“Select模型”，是由于它的“中心思想”便是利用select函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O的管理。最初設(shè)計(jì)該模型時(shí)，主要面向的是某些使用UNIX操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，它們采用的是Berkeley套接字方案。Select模型已集成到Winsock?1.1中，它使那些想避免在套接字調(diào)用過(guò)程中被無(wú)辜“鎖定”的應(yīng)用程序，采取一種有序的方式，同時(shí)進(jìn)行對(duì)多個(gè)套接字的管理。由于Winsock?1.1向后兼容于Berkeley套接字實(shí)施方案，所以假如有一個(gè)Berkeley套接字應(yīng)用使用了select函數(shù)，那么從理論角度講，毋需對(duì)其進(jìn)行任何修改，便可正常運(yùn)行。（節(jié)選自《Windows網(wǎng)絡(luò)編程》第八章)
下面的這段程序就是利用選擇模型實(shí)現(xiàn)的Echo服務(wù)器的代碼（已經(jīng)不能再精簡(jiǎn)了）：
#include?"stdafx.h"
#include?<winsock.h>
#include?<stdio.h>
?
#define?PORT 5150
#define?MSGSIZE 1024
?
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")
?
int????g_iTotalConn?=?0;
SOCKET?g_CliSocketArr[FD_SETSIZE];
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParameter);
?
int?main()
{
WSADATA?????wsaData;
SOCKET??????sListen,?sClient;
SOCKADDR_IN?local,?client;
int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);
DWORD???????dwThreadId;
?
WSAStartup(0x0202,?&wsaData);
sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);
?
local.sin_addr.S_un.S_addr?=?htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family?=?AF_INET;
local.sin_port?=?htons(PORT);
bind(sListen,?(struct?sockaddr?*)&local,?sizeof(SOCKADDR_IN));
?
listen(sListen,?3);
CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);?
while?(TRUE)
{
sClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);
printf("新的客戶(hù)端連接%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));
g_CliSocketArr[g_iTotalConn++]?=?sClient;
}
return?0;
}
?
//工作線(xiàn)程
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam)
{
fd_set?????????fdread;
int????????????ret;
struct?timeval?tv?=?{1,?0};
char???????????szMessage[MSGSIZE];
?
while?(TRUE)
{
//沒(méi)有客戶(hù)端
if?(g_iTotalConn==0)?continue;
?
//將指定的文件描述符集清空
FD_ZERO(&fdread);
for?(int?i?=?0;?i?<?g_iTotalConn;?i++)
{
//增加一個(gè)新的文件描述符
FD_SET(g_CliSocketArr[i],?&fdread);
}
?
//只關(guān)心讀取事件
ret?=?select(0,?&fdread,?NULL,?NULL,?&tv);
?
if?(ret==0)
{
continue;//時(shí)間超時(shí)
}
?
for?(int?i?=?0;?i?<?g_iTotalConn;?i++)
{
//測(cè)試指定的文件描述符是否在該集合中
if?(FD_ISSET(g_CliSocketArr[i],?&fdread))
{
//讀取事件發(fā)生在g_CliSocketArr[i]
ret?=?recv(g_CliSocketArr[i],?szMessage,?MSGSIZE,?0);
if?(ret?==?0?||?(ret?==?SOCKET_ERROR?&&?WSAGetLastError()?==?WSAECONNRESET))
{
//客戶(hù)端關(guān)閉
printf("Client?socket?%d?closed.\n",?g_CliSocketArr[i]);
closesocket(g_CliSocketArr[i]);
?
//?if?(i?<?g_iTotalConn?-?1)
//?{????????????
//?g_CliSocketArr[i--]?=?g_CliSocketArr[--g_iTotalConn];
//?}
FD_CLR(g_CliSocketArr[i],?&fdread);
?
}
else
{
//從客戶(hù)端收到信息
szMessage[ret]?=?'\0';
send(g_CliSocketArr[i],?szMessage,?strlen(szMessage),?0);
}
}
}
}
?
return?0;
}
服務(wù)器的幾個(gè)主要?jiǎng)幼魅缦?#xff1a;
1.創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)套接字，綁定，監(jiān)聽(tīng)；
2.創(chuàng)建工作者線(xiàn)程；
3.創(chuàng)建一個(gè)套接字?jǐn)?shù)組，用來(lái)存放當(dāng)前所有活動(dòng)的客戶(hù)端套接字，每accept一個(gè)連接就更新一次數(shù)組；
4.接受客戶(hù)端的連接。這里有一點(diǎn)需要注意的，就是我沒(méi)有重新定義FD_SETSIZE宏，所以服務(wù)器最多支持的并發(fā)連接數(shù)為64。而且，這里決不能無(wú)條件的accept,服務(wù)器應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前的連接數(shù)來(lái)決定是否接受來(lái)自某個(gè)客戶(hù)端的連接。一種比較好的實(shí)現(xiàn)方案就是采用WSAAccept函數(shù)，而且讓WSAAccept回調(diào)自己實(shí)現(xiàn)的Condition?Function。如下所示：
int?CALLBACK?ConditionFunc(LPWSABUF?lpCallerId,LPWSABUF?lpCallerData,?LPQOS?lpSQOS,LPQOS?lpGQOS,LPWSABUF?lpCalleeId,?LPWSABUF?lpCalleeData,GROUP?FAR?*?g,DWORD?dwCallbackData)
{
?if?(當(dāng)前連接數(shù)?<?FD_SETSIZE)
??return?CF_ACCEPT;
?else
??return?CF_REJECT;
}
工作者線(xiàn)程里面是一個(gè)死循環(huán)，一次循環(huán)完成的動(dòng)作是：
1.將當(dāng)前所有的客戶(hù)端套接字加入到讀集fdread中；
2.調(diào)用select函數(shù)；
3.查看某個(gè)套接字是否仍然處于讀集中，如果是，則接收數(shù)據(jù)。如果接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0，或者發(fā)生WSAECONNRESET錯(cuò)誤，則表示客戶(hù)端套接字主動(dòng)關(guān)閉，這時(shí)需要將服務(wù)器中對(duì)應(yīng)的套接字所綁定的資源釋放掉，然后調(diào)整我們的套接字?jǐn)?shù)組（將數(shù)組中最后一個(gè)套接字挪到當(dāng)前的位置上）
除了需要有條件接受客戶(hù)端的連接外，還需要在連接數(shù)為0的情形下做特殊處理，因?yàn)槿绻x集中沒(méi)有任何套接字，select函數(shù)會(huì)立刻返回，這將導(dǎo)致工作者線(xiàn)程成為一個(gè)毫無(wú)停頓的死循環(huán)，CPU的占用率馬上達(dá)到100%。
二.異步選擇
Winsock提供了一個(gè)有用的異步I/O模型。利用這個(gè)模型，應(yīng)用程序可在一個(gè)套接字上，接收以Windows消息為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。具體的做法是在建好一個(gè)套接字后，調(diào)用WSAAsyncSelect函數(shù)。該模型最早出現(xiàn)于Winsock的1.1版本中，用于幫助應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者面向一些早期的16位Windows平臺(tái)（如Windows?for?Workgroups），適應(yīng)其“落后”的多任務(wù)消息環(huán)境。應(yīng)用程序仍可從這種模型中得到好處，特別是它們用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows例程（常稱(chēng)為"WndProc"），對(duì)窗口消息進(jìn)行管理的時(shí)候。該模型亦得到了Microsoft?Foundation?Class（微軟基本類(lèi)，MFC）對(duì)象CSocket的采納。（節(jié)選自《Windows網(wǎng)絡(luò)編程》第八章)
我還是先貼出代碼，然后做詳細(xì)解釋：
#include?"stdafx.h"
#include?"tt2.h"
?
#include?<winsock.h>??
#include?<tchar.h>??
?
#define?PORT??????5150??
#define?MSGSIZE???1024??
#define?WM_SOCKET?WM_USER+0??
?
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")??
?
LRESULT?CALLBACK?WndProc(HWND,?UINT,?WPARAM,?LPARAM);??
?
int?WINAPI?WinMain(HINSTANCE?hInstance,?HINSTANCE?hPrevInstance,?PSTR?szCmdLine,?int?iCmdShow)??
{??
static?TCHAR?szAppName[]?=?_T("AsyncSelect?Model");??
HWND?????????hwnd?;??
MSG??????????msg?;??
WNDCLASS?????wndclass?;??
wndclass.style?????????=?CS_HREDRAW?|?CS_VREDRAW?;??
wndclass.lpfnWndProc???=?WndProc?;??
wndclass.cbClsExtra????=?0?;??
wndclass.cbWndExtra????=?0?;??
wndclass.hInstance?????=?hInstance?;??
wndclass.hIcon?????????=?LoadIcon?(NULL,?IDI_APPLICATION)?;??
wndclass.hCursor???????=?LoadCursor?(NULL,?IDC_ARROW)?;??
wndclass.hbrBackground?=?(HBRUSH)?GetStockObject?(WHITE_BRUSH)?;??
wndclass.lpszMenuName?=?NULL?;??
wndclass.lpszClassName?=?szAppName?;??
if?(!RegisterClass(&wndclass))??
{??
MessageBox?(NULL,?TEXT?("This?program?requires?Windows?NT!"),?szAppName,?MB_ICONERROR)?;??
return?0?;??
}??
hwnd?=?CreateWindow?(szAppName,??????????????????//?window?class?name??
TEXT?("AsyncSelect?Model"),?//?window?caption??
WS_OVERLAPPEDWINDOW,????????//?window?style??
CW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?x?position??
CW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?y?position??
CW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?x?size??
CW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?y?size??
NULL,???????????????????????//?parent?window?handle??
NULL,???????????????????????//?window?menu?handle??
hInstance,??????????????????//?program?instance?handle??
NULL)?;?????????????????????//?creation?parameters??
ShowWindow(hwnd,?iCmdShow);??
UpdateWindow(hwnd);??
while?(GetMessage(&msg,?NULL,?0,?0))??
{??
TranslateMessage(&msg)?;??
DispatchMessage(&msg)?;??
}??
?
return?msg.wParam;??
}??
LRESULT?CALLBACK?WndProc?(HWND?hwnd,?UINT?message,?WPARAM?wParam,?LPARAM?lParam)??
{??
WSADATA???????wsd;??
static?SOCKET?sListen;??
SOCKET????????sClient;??
SOCKADDR_IN???local,?client;??
int???????????ret,?iAddrSize?=?sizeof(client);??
char??????????szMessage[MSGSIZE];??
switch?(message)??
{??
case?WM_CREATE:??
//初始化套接字庫(kù)
WSAStartup(0x0202,?&wsd);??
?
//新建監(jiān)聽(tīng)套接字
sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);??
?
//地址綁定
local.sin_addr.S_un.S_addr?=?htonl(INADDR_ANY);??
local.sin_family?=?AF_INET;??
local.sin_port?=?htons(PORT);??
bind(sListen,?(struct?sockaddr?*)&local,?sizeof(local));??
?
//進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)
listen(sListen,?3);??
//?Associate?listening?socket?with?FD_ACCEPT?event??
WSAAsyncSelect(sListen,?hwnd,?WM_SOCKET,?FD_ACCEPT);??
return?0;??
case?WM_DESTROY:??
closesocket(sListen);??
WSACleanup();??
PostQuitMessage(0);??
return?0;??
?
case?WM_SOCKET:??
if?(WSAGETSELECTERROR(lParam))??
{??
closesocket(wParam);??
break;??
}??
?
switch?(WSAGETSELECTEVENT(lParam))??
{??
case?FD_ACCEPT:??
//接受客戶(hù)端請(qǐng)求
sClient?=?accept(wParam,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iAddrSize);??
?
//?Associate?client?socket?with?FD_READ?and?FD_CLOSE?event??
WSAAsyncSelect(sClient,?hwnd,?WM_SOCKET,?FD_READ?|?FD_CLOSE);??
break;??
case?FD_READ:??
ret?=?recv(wParam,?szMessage,?MSGSIZE,?0);??
if?(ret?==?0?||?ret?==?SOCKET_ERROR?&&?WSAGetLastError()?==?WSAECONNRESET)??
{??
closesocket(wParam);??
}??
else??
{??
szMessage[ret]?=?'\0';??
send(wParam,?szMessage,?strlen(szMessage),?0);??
}??
break;??
?
case?FD_CLOSE:??
closesocket(wParam);????????
break;??
}??
return?0;??
}??
?
return?DefWindowProc(hwnd,?message,?wParam,?lParam);??
}?
?在我看來(lái)，WSAAsyncSelect是最簡(jiǎn)單的一種Winsock?I/O模型（之所以說(shuō)它簡(jiǎn)單是因?yàn)橐粋€(gè)主線(xiàn)程就搞定了）。使用Raw?Windows?API寫(xiě)過(guò)窗口類(lèi)應(yīng)用程序的人應(yīng)該都能看得懂。這里，我們需要做的僅僅是：
1.在WM_CREATE消息處理函數(shù)中，初始化Windows?Socket?library，創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)套接字，綁定，監(jiān)聽(tīng)，并且調(diào)用WSAAsyncSelect函數(shù)表示我們關(guān)心在監(jiān)聽(tīng)套接字上發(fā)生的FD_ACCEPT事件；
2.自定義一個(gè)消息WM_SOCKET，一旦在我們所關(guān)心的套接字（監(jiān)聽(tīng)套接字和客戶(hù)端套接字）上發(fā)生了某個(gè)事件，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用WndProc并且message參數(shù)被設(shè)置為WM_SOCKET；
3.在WM_SOCKET的消息處理函數(shù)中，分別對(duì)FD_ACCEPT、FD_READ和FD_CLOSE事件進(jìn)行處理；
4.在窗口銷(xiāo)毀消息(WM_DESTROY)的處理函數(shù)中，我們關(guān)閉監(jiān)聽(tīng)套接字，清除Windows?Socket?library
下面這張用于WSAAsyncSelect函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)事件類(lèi)型表可以讓你對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)事件有更清楚的認(rèn)識(shí)：
表1
| FD_READ | 應(yīng)用程序想要接收有關(guān)是否可讀的通知，以便讀入數(shù)據(jù) |
| FD_WRITE | 應(yīng)用程序想要接收有關(guān)是否可寫(xiě)的通知，以便寫(xiě)入數(shù)據(jù) |
| FD_OOB | 應(yīng)用程序想接收是否有帶外（OOB）數(shù)據(jù)抵達(dá)的通知 |
| FD_ACCEPT | 應(yīng)用程序想接收與進(jìn)入連接有關(guān)的通知 |
| FD_CONNECT | 應(yīng)用程序想接收與一次連接或者多點(diǎn)join操作完成的通知 |
| FD_CLOSE | 應(yīng)用程序想接收與套接字關(guān)閉有關(guān)的通知 |
| FD_QOS | 應(yīng)用程序想接收套接字“服務(wù)質(zhì)量”（QoS）發(fā)生更改的通知 |
| FD_GROUP_QOS? | 應(yīng)用程序想接收套接字組“服務(wù)質(zhì)量”發(fā)生更改的通知（現(xiàn)在沒(méi)什么用處，為未來(lái)套接字組的使用保留） |
| FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE | 應(yīng)用程序想接收在指定的方向上，與路由接口發(fā)生變化的通知 |
| FD_ADDRESS_LIST_CHANGE? | 應(yīng)用程序想接收針對(duì)套接字的協(xié)議家族，本地地址列表發(fā)生變化的通知 |
三.事件選擇
Winsock提供了另一個(gè)有用的異步I/O模型。和WSAAsyncSelect模型類(lèi)似的是，它也允許應(yīng)用程序在一個(gè)或多個(gè)套接字上，接收以事件為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。對(duì)于表1總結(jié)的、由WSAAsyncSelect模型采用的網(wǎng)絡(luò)事件來(lái)說(shuō)，它們均可原封不動(dòng)地移植到新模型。在用新模型開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序中，也能接收和處理所有那些事件。該模型最主要的差別在于網(wǎng)絡(luò)事件會(huì)投遞至一個(gè)事件對(duì)象句柄，而非投遞至一個(gè)窗口例程。（節(jié)選自《Windows網(wǎng)絡(luò)編程》第八章)
還是讓我們先看代碼然后進(jìn)行分析：
#include?"stdafx.h"
#include?<winsock2.h>
#include?<stdio.h>
?
#define?PORT????5150
#define?MSGSIZE?1024
?
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")
?
int??????g_iTotalConn?=?0;
SOCKET???g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
WSAEVENT?g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID);
void?Cleanup(int?index);
?
int?main()
{
WSADATA?????wsaData;
SOCKET??????sListen,?sClient;
SOCKADDR_IN?local,?client;
DWORD???????dwThreadId;
int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);
?
//初始化套接字庫(kù)
WSAStartup(0x0202,?&wsaData);
?
//創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)套接字
sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);
?
//綁定地址
local.sin_addr.S_un.S_addr?=?htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family?=?AF_INET;
local.sin_port?=?htons(PORT);
bind(sListen,?(struct?sockaddr?*)&local,?sizeof(SOCKADDR_IN));
?
//開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)
listen(sListen,?3);
?
//工作線(xiàn)程
CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);
?
while?(TRUE)
{
//相應(yīng)連接請(qǐng)求
sClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);
printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));
?
//把套接字關(guān)聯(lián)到句柄
g_CliSocketArr[g_iTotalConn]?=?sClient;
g_CliEventArr[g_iTotalConn]?=?WSACreateEvent();
WSAEventSelect(g_CliSocketArr[g_iTotalConn],g_CliEventArr[g_iTotalConn],FD_READ|FD_CLOSE);
g_iTotalConn++;
}
}
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam)
{
int??????????????ret,?index;
WSANETWORKEVENTS?NetworkEvents;
char?????????????szMessage[MSGSIZE];
?
while?(TRUE)
{
ret?=?WSAWaitForMultipleEvents(g_iTotalConn,?g_CliEventArr,?FALSE,?1000,?FALSE);
if?(ret?==?WSA_WAIT_FAILED?||?ret?==?WSA_WAIT_TIMEOUT)
{
continue;
}
?
index?=?ret?-?WSA_WAIT_EVENT_0;
WSAEnumNetworkEvents(g_CliSocketArr[index],?g_CliEventArr[index],?&NetworkEvents);
?
if?(NetworkEvents.lNetworkEvents?&?FD_READ)
{
//從客戶(hù)端接受到信息
ret?=?recv(g_CliSocketArr[index],?szMessage,?MSGSIZE,?0);
if?(ret?==?0?||?(ret?==?SOCKET_ERROR?&&?WSAGetLastError()?==?WSAECONNRESET))
{
Cleanup(index);
}
else
{
szMessage[ret]?=?'\0';
send(g_CliSocketArr[index],?szMessage,?strlen(szMessage),?0);
}
}
?
if?(NetworkEvents.lNetworkEvents?&?FD_CLOSE)
{
Cleanup(index);
}
}
return?0;
}
?
void?Cleanup(int?index)
{
closesocket(g_CliSocketArr[index]);
WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);
?
if?(index?<?g_iTotalConn?-?1)
{
g_CliSocketArr[index]?=?g_CliSocketArr[g_iTotalConn?-?1];
g_CliEventArr[index]?=?g_CliEventArr[g_iTotalConn?-?1];
}
?
g_iTotalConn--;
}
事件選擇模型也比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也不是太復(fù)雜，它的基本思想是將每個(gè)套接字都和一個(gè)WSAEVENT對(duì)象對(duì)應(yīng)起來(lái)，并且在關(guān)聯(lián)的時(shí)候指定需要關(guān)注的哪些網(wǎng)絡(luò)事件。一旦在某個(gè)套接字上發(fā)生了我們關(guān)注的事件（FD_READ和FD_CLOSE），與之相關(guān)聯(lián)的WSAEVENT對(duì)象被Signaled。程序定義了兩個(gè)全局?jǐn)?shù)組，一個(gè)套接字?jǐn)?shù)組，一個(gè)WSAEVENT對(duì)象數(shù)組，其大小都是MAXIMUM_WAIT_OBJECTS（64），兩個(gè)數(shù)組中的元素一一對(duì)應(yīng)。同樣的，這里的程序沒(méi)有考慮兩個(gè)問(wèn)題，一是不能無(wú)條件的調(diào)用accept，因?yàn)槲覀冎С值牟l(fā)連接數(shù)有限。解決方法是將套接字按MAXIMUM_WAIT_OBJECTS分組，每MAXIMUM_WAIT_OBJECTS個(gè)套接字一組，每一組分配一個(gè)工作者線(xiàn)程；或者采用WSAAccept代替accept，并回調(diào)自己定義的Condition?Function。第二個(gè)問(wèn)題是沒(méi)有對(duì)連接數(shù)為0的情形做特殊處理，程序在連接數(shù)為0的時(shí)候CPU占用率為100%。
四.重疊I/O模型
Winsock2的發(fā)布使得Socket?I/O有了和文件I/O統(tǒng)一的接口。我們可以通過(guò)使用Win32文件操縱函數(shù)ReadFile和WriteFile來(lái)進(jìn)行Socket?I/O。伴隨而來(lái)的，用于普通文件I/O的重疊I/O模型和完成端口模型對(duì)Socket?I/O也適用了。這些模型的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到更佳的系統(tǒng)性能，但是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，里面涉及較多的C語(yǔ)言技巧。例如我們?cè)谕瓿啥丝谀Ｐ椭袝?huì)經(jīng)常用到所謂的“尾隨數(shù)據(jù)”。
1.用事件通知方式實(shí)現(xiàn)的重疊I/O模型
//?tt.cpp?:?定義控制臺(tái)應(yīng)用程序的入口點(diǎn)。
//
?
#include?"stdafx.h"
#include?<winsock2.h>
#include?<stdio.h>
?
#define?PORT????5150
#define?MSGSIZE?1024
?
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")
?
typedef?struct
{
WSAOVERLAPPED?overlap;
WSABUF????????Buffer;
char??????????szMessage[MSGSIZE];
DWORD?????????NumberOfBytesRecvd;
DWORD?????????Flags;
}PER_IO_OPERATION_DATA,?*LPPER_IO_OPERATION_DATA;
?
int?????????????????????g_iTotalConn?=?0;
SOCKET??????????????????g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
WSAEVENT????????????????g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
LPPER_IO_OPERATION_DATA?g_pPerIODataArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID);
void?Cleanup(int);
?
int?main()
{
WSADATA?????wsaData;
SOCKET??????sListen,?sClient;
SOCKADDR_IN?local,?client;
DWORD???????dwThreadId;
int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);
?
//初始化套接字
WSAStartup(0x0202,?&wsaData);
?
//創(chuàng)建套接字
sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);
?
//綁定地址
local.sin_addr.S_un.S_addr?=?htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family?=?AF_INET;
local.sin_port?=?htons(PORT);
bind(sListen,?(struct?sockaddr?*)&local,?sizeof(SOCKADDR_IN));
?
//進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)
listen(sListen,?3);
?
//工作線(xiàn)程
CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);
?
while?(TRUE)
{
//接受連接請(qǐng)求
sClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);
printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));
g_CliSocketArr[g_iTotalConn]?=?sClient;
?
//申請(qǐng)一個(gè)PER_IO_OPERATION_DATA對(duì)象空間
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]?=?(LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Buffer.len?=?MSGSIZE;
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Buffer.buf?=?g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->szMessage;
g_CliEventArr[g_iTotalConn]?=?g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent?=?WSACreateEvent();
?
//異步接收
WSARecv(
g_CliSocketArr[g_iTotalConn],
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Buffer,
1,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->NumberOfBytesRecvd,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Flags,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap,
NULL);
g_iTotalConn++;
}
?
closesocket(sListen);
WSACleanup();
return?0;
}
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam)
{
int???ret,?index;
DWORD?cbTransferred;
?
while?(TRUE)
{
ret?=?WSAWaitForMultipleEvents(g_iTotalConn,?g_CliEventArr,?FALSE,?1000,?FALSE);
if?(ret?==?WSA_WAIT_FAILED?||?ret?==?WSA_WAIT_TIMEOUT)
{
continue;
}
?
index?=?ret?-?WSA_WAIT_EVENT_0;
WSAResetEvent(g_CliEventArr[index]);
?
WSAGetOverlappedResult(
g_CliSocketArr[index],
&g_pPerIODataArr[index]->overlap,
&cbTransferred,
TRUE,
&g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->Flags);
?
if?(cbTransferred?==?0)
{
//客戶(hù)端關(guān)閉連接
Cleanup(index);
}
else
{
//?g_pPerIODataArr[index]->szMessage?contains?the?received?data
g_pPerIODataArr[index]->szMessage[cbTransferred]?=?'\0';
send(g_CliSocketArr[index],?g_pPerIODataArr[index]->szMessage,cbTransferred,?0);
?
//發(fā)起另一個(gè)異步接收
WSARecv(
g_CliSocketArr[index],
&g_pPerIODataArr[index]->Buffer,
1,
&g_pPerIODataArr[index]->NumberOfBytesRecvd,
&g_pPerIODataArr[index]->Flags,
&g_pPerIODataArr[index]->overlap,
NULL);
}
}
?
return?0;
}
?
void?Cleanup(int?index)
{
closesocket(g_CliSocketArr[index]);
WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);
HeapFree(GetProcessHeap(),?0,?g_pPerIODataArr[index]);
?
if?(index?<?g_iTotalConn?-?1)
{
g_CliSocketArr[index]?=?g_CliSocketArr[g_iTotalConn?-?1];
g_CliEventArr[index]?=?g_CliEventArr[g_iTotalConn?-?1];
g_pPerIODataArr[index]?=?g_pPerIODataArr[g_iTotalConn?-?1];
}
?
g_pPerIODataArr[--g_iTotalConn]?=?NULL;
}
?這個(gè)模型與上述其他模型不同的是它使用Winsock2提供的異步I/O函數(shù)WSARecv。在調(diào)用WSARecv時(shí)，指定一個(gè)WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)，這個(gè)調(diào)用不是阻塞的，也就是說(shuō)，它會(huì)立刻返回。一旦有數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候，被指定的WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)中的hEvent被Signaled。由于下面這個(gè)語(yǔ)句
g_CliEventArr[g_iTotalConn]?=?g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent；
使得與該套接字相關(guān)聯(lián)的WSAEVENT對(duì)象也被Signaled，所以WSAWaitForMultipleEvents的調(diào)用操作成功返回。我們現(xiàn)在應(yīng)該做的就是用與調(diào)用WSARecv相同的WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)為參數(shù)調(diào)用WSAGetOverlappedResult，從而得到本次I/O傳送的字節(jié)數(shù)等相關(guān)信息。在取得接收的數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送到客戶(hù)端，然后重新激活一個(gè)WSARecv異步操作。
2.用完成例程方式實(shí)現(xiàn)的重疊I/O模型
#include?"stdafx.h"
#include?<WINSOCK2.H>
#include?<stdio.h>
?
#define?PORT????5150
#define?MSGSIZE?1024
?
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")
?
typedef?struct
{
WSAOVERLAPPED?overlap;
WSABUF????????Buffer;
char??????????szMessage[MSGSIZE];
DWORD?????????NumberOfBytesRecvd;
DWORD?????????Flags;?
SOCKET????????sClient;
}PER_IO_OPERATION_DATA,?*LPPER_IO_OPERATION_DATA;
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID);
void?CALLBACK?CompletionROUTINE(DWORD,?DWORD,?LPWSAOVERLAPPED,?DWORD);
?
SOCKET?g_sNewClientConnection;
BOOL???g_bNewConnectionArrived?=?FALSE;
?
int?main()
{
WSADATA?????wsaData;
SOCKET??????sListen;
SOCKADDR_IN?local,?client;
DWORD???????dwThreadId;
int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);
?
//初始化套接字
WSAStartup(0x0202,?&wsaData);
?
//創(chuàng)建套接字
sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);
?
//綁定地址
local.sin_addr.S_un.S_addr?=?htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family?=?AF_INET;
local.sin_port?=?htons(PORT);
bind(sListen,?(struct?sockaddr?*)&local,?sizeof(SOCKADDR_IN));
?
//進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)
listen(sListen,?3);
?
//工作線(xiàn)程
CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);
?
while?(TRUE)
{
//接受連接請(qǐng)求
g_sNewClientConnection?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);
g_bNewConnectionArrived?=?TRUE;
printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));
}
}
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam)
{
LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?NULL;
while?(TRUE)
{
if?(g_bNewConnectionArrived)
{
//?Launch?an?asynchronous?operation?for?new?arrived?connection
lpPerIOData?=?(LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));
lpPerIOData->Buffer.len?=?MSGSIZE;
lpPerIOData->Buffer.buf?=?lpPerIOData->szMessage;
lpPerIOData->sClient?=?g_sNewClientConnection;
?
WSARecv(lpPerIOData->sClient,
&lpPerIOData->Buffer,
1,
&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,
&lpPerIOData->Flags,
&lpPerIOData->overlap,
CompletionROUTINE);??????
?
g_bNewConnectionArrived?=?FALSE;
}
?
SleepEx(1000,?TRUE);
}
return?0;
}
?
void?CALLBACK?CompletionROUTINE(DWORD?dwError,
DWORD?cbTransferred,
LPWSAOVERLAPPED?lpOverlapped,
DWORD?dwFlags)
{
LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?(LPPER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlapped;
?
if?(dwError?!=?0?||?cbTransferred?==?0)
{
//客戶(hù)端關(guān)閉連接
closesocket(lpPerIOData->sClient);
HeapFree(GetProcessHeap(),?0,?lpPerIOData);
}
else
{
lpPerIOData->szMessage[cbTransferred]?=?'\0';
send(lpPerIOData->sClient,?lpPerIOData->szMessage,?cbTransferred,?0);
?
//重新發(fā)起一個(gè)接受請(qǐng)求
memset(&lpPerIOData->overlap,?0,?sizeof(WSAOVERLAPPED));
lpPerIOData->Buffer.len?=?MSGSIZE;
lpPerIOData->Buffer.buf?=?lpPerIOData->szMessage;????
?
WSARecv(lpPerIOData->sClient,
&lpPerIOData->Buffer,
1,
&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,
&lpPerIOData->Flags,
&lpPerIOData->overlap,
CompletionROUTINE);
}
}
用完成例程來(lái)實(shí)現(xiàn)重疊I/O比用事件通知簡(jiǎn)單得多。在這個(gè)模型中，主線(xiàn)程只用不停的接受連接即可；輔助線(xiàn)程判斷有沒(méi)有新的客戶(hù)端連接被建立，如果有，就為那個(gè)客戶(hù)端套接字激活一個(gè)異步的WSARecv操作，然后調(diào)用SleepEx使線(xiàn)程處于一種可警告的等待狀態(tài)，以使得I/O完成后CompletionROUTINE可以被內(nèi)核調(diào)用。如果輔助線(xiàn)程不調(diào)用SleepEx，則內(nèi)核在完成一次I/O操作后，無(wú)法調(diào)用完成例程（因?yàn)橥瓿衫痰倪\(yùn)行應(yīng)該和當(dāng)初激活WSARecv異步操作的代碼在同一個(gè)線(xiàn)程之內(nèi)）。
完成例程內(nèi)的實(shí)現(xiàn)代碼比較簡(jiǎn)單，它取出接收到的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送給客戶(hù)端，最后重新激活另一個(gè)WSARecv異步操作。注意，在這里用到了“尾隨數(shù)據(jù)”。我們?cè)谡{(diào)用WSARecv的時(shí)候，參數(shù)lpOverlapped實(shí)際上指向一個(gè)比它大得多的結(jié)構(gòu)PER_IO_OPERATION_DATA，這個(gè)結(jié)構(gòu)除了WSAOVERLAPPED以外，還被我們附加了緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)信息，另外還包括客戶(hù)端套接字等重要的信息。這樣，在完成例程中通過(guò)參數(shù)lpOverlapped拿到的不僅僅是WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)，還有后邊尾隨的包含客戶(hù)端套接字和接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等重要信息。這樣的C語(yǔ)言技巧在我后面介紹完成端口的時(shí)候還會(huì)使用到。
五.完成端口模型
“完成端口”模型是迄今為止最為復(fù)雜的一種I/O模型。然而，假若一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)需要管理為數(shù)眾多的套接字，那么采用這種模型，往往可以達(dá)到最佳的系統(tǒng)性能！但不幸的是，該模型只適用于Windows?NT和Windows?2000操作系統(tǒng)。因其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，只有在你的應(yīng)用程序需要同時(shí)管理數(shù)百乃至上千個(gè)套接字的時(shí)候，而且希望隨著系統(tǒng)內(nèi)安裝的CPU數(shù)量的增多，應(yīng)用程序的性能也可以線(xiàn)性提升，才應(yīng)考慮采用“完成端口”模型。要記住的一個(gè)基本準(zhǔn)則是，假如要為Windows?NT或Windows?2000開(kāi)發(fā)高性能的服務(wù)器應(yīng)用，同時(shí)希望為大量套接字I/O請(qǐng)求提供服務(wù)（Web服務(wù)器便是這方面的典型例子），那么I/O完成端口模型便是最佳選擇！（節(jié)選自《Windows網(wǎng)絡(luò)編程》第八章）
完成端口模型是我最喜愛(ài)的一種模型。雖然其實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜（其實(shí)我覺(jué)得它的實(shí)現(xiàn)比用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O簡(jiǎn)單多了），但其效率是驚人的。我在T公司的時(shí)候曾經(jīng)幫同事寫(xiě)過(guò)一個(gè)郵件服務(wù)器的性能測(cè)試程序，用的就是完成端口模型。結(jié)果表明，完成端口模型在多連接（成千上萬(wàn)）的情況下，僅僅依靠一兩個(gè)輔助線(xiàn)程，就可以達(dá)到非常高的吞吐量。下面我還是從代碼說(shuō)起：
#include?"stdafx.h"
#include?<WINSOCK2.H>
#include?<stdio.h>
?
#define?PORT????5150
#define?MSGSIZE?1024
?
#pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib")
?
typedef?enum
{
RECV_POSTED
}OPERATION_TYPE;
?
typedef?struct
{
WSAOVERLAPPED??overlap;
WSABUF?????????Buffer;
char???????????szMessage[MSGSIZE];
DWORD??????????NumberOfBytesRecvd;
DWORD??????????Flags;
OPERATION_TYPE?OperationType;
}PER_IO_OPERATION_DATA,?*LPPER_IO_OPERATION_DATA;
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID);
?
int?main()
{
WSADATA?????????????????wsaData;
SOCKET??????????????????sListen,?sClient;
SOCKADDR_IN?????????????local,?client;
DWORD???????????????????i,?dwThreadId;
int?????????????????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);
HANDLE??????????????????CompletionPort?=?INVALID_HANDLE_VALUE;
SYSTEM_INFO?????????????systeminfo;
LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?NULL;
?
//初始化套接字庫(kù)
WSAStartup(0x0202,?&wsaData);
?
//創(chuàng)建完成端口
CompletionPort?=?CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,?NULL,?0,?0);
?
//獲得CPU的核數(shù)
GetSystemInfo(&systeminfo);
for?(i?=?0;?i?<?systeminfo.dwNumberOfProcessors;?i++)
{
CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?CompletionPort,?0,?&dwThreadId);
}
?
//創(chuàng)建套接字
sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);
?
//地址綁定
local.sin_addr.S_un.S_addr?=?htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family?=?AF_INET;
local.sin_port?=?htons(PORT);
bind(sListen,?(struct?sockaddr?*)&local,?sizeof(SOCKADDR_IN));
?
//進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)
listen(sListen,?3);
?
while?(TRUE)
{
//響應(yīng)連接
sClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);
printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));
?
//把客戶(hù)端和完成端口綁定
CreateIoCompletionPort((HANDLE)sClient,?CompletionPort,?(DWORD)sClient,?0);
?
//發(fā)起一個(gè)異步socket接收數(shù)據(jù)
lpPerIOData?=?(LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));
lpPerIOData->Buffer.len?=?MSGSIZE;
lpPerIOData->Buffer.buf?=?lpPerIOData->szMessage;
lpPerIOData->OperationType?=?RECV_POSTED;
WSARecv(sClient,
&lpPerIOData->Buffer,
1,
&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,
&lpPerIOData->Flags,
&lpPerIOData->overlap,
NULL);
}
?
PostQueuedCompletionStatus(CompletionPort,?0xFFFFFFFF,?0,?NULL);
CloseHandle(CompletionPort);
closesocket(sListen);
WSACleanup();
return?0;
}
?
DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?CompletionPortID)
{
HANDLE??????????????????CompletionPort=(HANDLE)CompletionPortID;
DWORD???????????????????dwBytesTransferred;
SOCKET??????????????????sClient;
LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?NULL;
?
while?(TRUE)
{
GetQueuedCompletionStatus(
CompletionPort,
&dwBytesTransferred,
(PULONG_PTR)&sClient,
(LPOVERLAPPED?*)&lpPerIOData,
INFINITE);
if?(dwBytesTransferred?==?0xFFFFFFFF)
{
return?0;
}
?
if?(lpPerIOData->OperationType?==?RECV_POSTED)
{
if?(dwBytesTransferred?==?0)
{
//客戶(hù)端關(guān)閉連接
closesocket(sClient);
HeapFree(GetProcessHeap(),?0,?lpPerIOData);????????
}
else
{
lpPerIOData->szMessage[dwBytesTransferred]?=?'\0';
send(sClient,?lpPerIOData->szMessage,?dwBytesTransferred,?0);
?
//發(fā)起里一個(gè)接收
memset(lpPerIOData,?0,?sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));
lpPerIOData->Buffer.len?=?MSGSIZE;
lpPerIOData->Buffer.buf?=?lpPerIOData->szMessage;
lpPerIOData->OperationType?=?RECV_POSTED;
WSARecv(sClient,
&lpPerIOData->Buffer,
1,
&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,
&lpPerIOData->Flags,
&lpPerIOData->overlap,
NULL);
}
}
}
return?0;
}
?首先，說(shuō)說(shuō)主線(xiàn)程：
1.創(chuàng)建完成端口對(duì)象
2.創(chuàng)建工作者線(xiàn)程（這里工作者線(xiàn)程的數(shù)量是按照CPU的個(gè)數(shù)來(lái)決定的，這樣可以達(dá)到最佳性能）
3.創(chuàng)建監(jiān)聽(tīng)套接字，綁定，監(jiān)聽(tīng)，然后程序進(jìn)入循環(huán)
4.在循環(huán)中，我做了以下幾件事情：
?(1).接受一個(gè)客戶(hù)端連接
?(2).將該客戶(hù)端套接字與完成端口綁定到一起(還是調(diào)用CreateIoCompletionPort，但這次的作用不同)，注意，按道理來(lái)講，此時(shí)傳遞給CreateIoCompletionPort的第三個(gè)參數(shù)應(yīng)該是一個(gè)完成鍵，一般來(lái)講，程序都是傳遞一個(gè)單句柄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址，該單句柄數(shù)據(jù)包含了和該客戶(hù)端連接有關(guān)的信息，由于我們只關(guān)心套接字句柄，所以直接將套接字句柄作為完成鍵傳遞；
?(3).觸發(fā)一個(gè)WSARecv異步調(diào)用，這次又用到了“尾隨數(shù)據(jù)”，使接收數(shù)據(jù)所用的緩沖區(qū)緊跟在WSAOVERLAPPED對(duì)象之后，此外，還有操作類(lèi)型等重要信息。
?
在工作者線(xiàn)程的循環(huán)中，我們
1.調(diào)用GetQueuedCompletionStatus取得本次I/O的相關(guān)信息（例如套接字句柄、傳送的字節(jié)數(shù)、單I/O數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址等等）
2.通過(guò)單I/O數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)找到接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后將數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送到客戶(hù)端
3.再次觸發(fā)一個(gè)WSARecv異步操作
?
六.五種I/O模型的比較
我會(huì)從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行比較
*有無(wú)每線(xiàn)程64連接數(shù)限制
如果在選擇模型中沒(méi)有重新定義FD_SETSIZE宏，則每個(gè)fd_set默認(rèn)可以裝下64個(gè)SOCKET。同樣的，受MAXIMUM_WAIT_OBJECTS宏的影響，事件選擇、用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O都有每線(xiàn)程最大64連接數(shù)限制。如果連接數(shù)成千上萬(wàn)，則必須對(duì)客戶(hù)端套接字進(jìn)行分組，這樣，勢(shì)必增加程序的復(fù)雜度。
相反，異步選擇、用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O和完成端口不受此限制。
*線(xiàn)程數(shù)
除了異步選擇以外，其他模型至少需要2個(gè)線(xiàn)程。一個(gè)主線(xiàn)程和一個(gè)輔助線(xiàn)程。同樣的，如果連接數(shù)大于64，則選擇模型、事件選擇和用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O的線(xiàn)程數(shù)還要增加。
*實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度
我的個(gè)人看法是，在實(shí)現(xiàn)難度上，異步選擇<選擇<用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O<事件選擇<完成端口<用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O
*性能
由于選擇模型中每次都要重設(shè)讀集，在select函數(shù)返回后還要針對(duì)所有套接字進(jìn)行逐一測(cè)試，我的感覺(jué)是效率比較差；完成端口和用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O基本上不涉及全局?jǐn)?shù)據(jù)，效率應(yīng)該是最高的，而且在多處理器情形下完成端口還要高一些；事件選擇和用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O在實(shí)現(xiàn)機(jī)制上都是采用WSAWaitForMultipleEvents，感覺(jué)效率差不多；至于異步選擇，不好比較。所以我的結(jié)論是:選擇<用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O<事件選擇<用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O<完成端口
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Windows Socket五种I/O模型详细介绍（精）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
- 上一篇： 详细解析WSAAsyncSelect模型
- 下一篇： 详细解析WSAEventSelect模型