接上文，写完最后一个I/O模型 – 完成端口
“完成端口” 模型是迄今为止最为复杂的一种I/O模型
假若一个应用程序同时需要管理为数众多的套接字，那么采用这种模型，往往可以达到最佳的系统性能！
因其设计的复杂性，只有在你的应用程序需要同时管理数百乃至上千个套接字的时候，而且希望随着系统内安装的CPU数量的增多，应用程序的性能也可以线性提升，才应考虑采用“完成端口”模型。
要记住的一个基本准则是，希望为大量套接字I/O请求提供服务（Web服务器便是这方面的典型例子），那么I/O完成端口模型便是最佳选择！
完成端口模型在多连接（成千上万）的情况下，仅仅依靠一两个辅助线程，就可以达到非常高的吞吐量。
还是上代码吧：
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#include <Winsock2.h> #include <stdio.h> #include <process.h> #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 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; unsigned int WINAPI WorkerThread(void *pParam); int main() { //初始化环境 WORD wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2); WSADATA wsaData; WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData); //创建完成端口 HANDLE CompletionPort = INVALID_HANDLE_VALUE; CompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0); //创建工作线程 SYSTEM_INFO systeminfo; GetSystemInfo(&systeminfo); unsigned int dwThreadId; for(int i = 0; i < systeminfo.dwNumberOfProcessors; i++) { _beginthreadex(NULL, 0, WorkerThread, CompletionPort, 0, &dwThreadId); } //创建监听套接字 SOCKET sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //绑定 SOCKADDR_IN local; 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)); //侦听 listen(sListen, 20); while(TRUE) { //接受连接 SOCKADDR_IN client; int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN); SOCKET sClient = accept(sListen, (struct sockaddr*)&client, &iaddrSize); printf("Accepted client: %s:%d\n", inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); // Associate the newly arrived client socket with completion port // 将新来的客户端套接字与完成端口关联起来 CreateIoCompletionPort((HANDLE)sClient, CompletionPort, (DWORD)sClient, 0); //创建一个新的结构体 LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = (LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc( GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA)); //初始化结构体 lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE; lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMessage; lpPerIOData->OperationType = RECV_POSTED; //发送异步消息 WSARecv( sClient, &lpPerIOData->Buffer, 1, &lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd, &lpPerIOData->Flags, &lpPerIOData->overlap, NULL); } //发送退出消息 PostQueuedCompletionStatus(CompletionPort, 0xFFFFFFFF, 0, NULL); CloseHandle(CompletionPort); closesocket(sListen); WSACleanup(); return 0; } unsigned int WINAPI WorkerThread(void * CompletionPortID) { HANDLE CompletionPort = (HANDLE)CompletionPortID; while(TRUE) { DWORD dwBytesTransferred; SOCKET sClient; LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData = NULL; //I-O的相关信息 GetQueuedCompletionStatus( CompletionPort, &dwBytesTransferred, (PULONG_PTR) &sClient, (LPOVERLAPPED *)&lpPerIOData, INFINITE); //判断结果 if(dwBytesTransferred == 0xFFFFFFFF) { return 0; } if(lpPerIOData->OperationType == RECV_POSTED) { if(dwBytesTransferred == 0) { //客户端关闭了 closesocket(sClient); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpPerIOData); } else { //回射 lpPerIOData->szMessage[dwBytesTransferred] = '\0'; send(sClient, lpPerIOData->szMessage, dwBytesTransferred, 0); //重置 memset(lpPerIOData, 0, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA)); lpPerIOData->Buffer.len = MSGSIZE; lpPerIOData->Buffer.buf = lpPerIOData->szMessage; lpPerIOData->OperationType = RECV_POSTED; //再次请求 WSARecv(sClient, &lpPerIOData->Buffer, 1, &lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd, &lpPerIOData->Flags, &lpPerIOData->overlap, NULL); } } } return 0; } |
完成端口的主要流程大致如下：
- 创建完成端口对象
- 创建工作者线程（这里工作者线程的数量是按照CPU的个数来决定的，这样可以达到最佳性能）
- 创建监听套接字，绑定，监听，然后程序进入循环
在循环中，我做了以下几件事情：
1. 接受一个客户端连接
2. 将该客户端套接字与完成端口绑定到一起(还是调用CreateIoCompletionPort，但这次的作用不同)，注意，按道理来讲，此时传递给 CreateIoCompletionPort的第三个参数应该是一个完成键，一般来讲，程序都是传递一个单句柄数据结构的地址，该单句柄数据包含了和该 客户端连接有关的信息，由于我们只关心套接字句柄，所以直接将套接字句柄作为完成键传递；
3. 触发一个WSARecv异步调用，这次又用到了“尾随数据”，使接收数据所用的缓冲区紧跟在WSAOVERLAPPED对象之后，此外，还有操作类型等重要信息。
在工作者线程的循环中，我们步骤如下：
1.调用GetQueuedCompletionStatus取得本次I/O的相关信息（例如套接字句柄、传送的字节数、单I/O数据结构的地址等等）
2.通过单I/O数据结构找到接收数据缓冲区，然后将数据原封不动的发送到客户端(回射)，当然我们也可以处理，然后将处理结果发送过去。
3.再次触发一个WSARecv异步操作
这样就是一个完成端口的大致流程。
PS.完成端口模型又叫 IOCP … 🙂
最后附上前面两篇的链接：
【WinSock】网络编程 – I/O模型(一) – 选择模型
【WinSock】网络编程 – I/O模型(二) – 重叠I/O
…有问题可以留言。
【WinSock】网络编程 – I/O模型(三) – 完成端口