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学习笔记之I/O完成端口（IOCP）

    最近要做一个网络方面的小东东，基于C/S模式的。都说IOCP可以使系统达到最佳的性能，因此我就比划了两下，献丑了。抄书开始。
    从本质上说，完成端口模型要求创建一个windows完成端口对象，该对象通过指定数量的线程，对重叠I/O请求进行管理，以便为已经完成的重叠I/O请求提供服务。
    首先要创建一个I/O完成端口对象，用它面向任意数量的套接字句柄，管理多个I/O请求。调用以下函数创建完成端口对象：

HANDLE CreateIoCompletionPort(
HANDLE FileHandle,// 同IOCP关联在一起的套接字句柄
HANDLE ExistingCompletionPort,// IOCP句柄
ULONG_PTR CompletionKey,        // 完成健
DWORD NumberOfConcurrentThreads // 在IOCP上，同时允许执行的线程数量
);

    该函数有两个作用：
    （1）创建一个完成端口对象
    （2）将一个句柄同完成端口关联到一起

    然后就要创建一定数量的工作者线程，以便在套接字的I/O请求投递给完成端口后，为完成端口提供服务。写文字描述很烦，还是看代码吧：

// NetServer3.cpp : Defines the entry point for the console application.

#include "stdafx.h"

#include "NetServer3.h"

#include <winsock2.h>

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

#include <iostream>

using namespace std;

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#ifdef _DEBUG

#define new DEBUG_NEW

#undef THIS_FILE

static char THIS_FILE[] = __FILE__;

#endif

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 单句柄数据

typedef struct tagPER_HANDLE_DATA

{

SOCKET Socket;

SOCKADDR_STORAGE ClientAddr;

// 将和这个句柄关联的其他有用信息，尽管放在这里面吧

}PER_HANDLE_DATA, *LPPER_HANDLE_DATA;

// 但I/O操作数据

typedef struct tagPER_IO_DATA

{

OVERLAPPED Overlapped;

WSABUF DataBuf;

char buffer[1024];

int BufferLen;

int OperationType; // 可以作为读写的标志，为简单，我忽略了

}PER_IO_DATA, *LPPER_IO_DATA;

DWORD WINAPI ServerWorkerThread(LPVOID lpParam);

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// The one and only application object

CWinApp theApp;

using namespace std;

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

int nRetCode = 0;

// initialize MFC and print and error on failure

if (!AfxWinInit(::GetModuleHandle(NULL), NULL, ::GetCommandLine(), 0))

{

// TODO: change error code to suit your needs

cerr << _T("Fatal Error: MFC initialization failed") << endl;

nRetCode = 1;

}

else

{

// TODO: code your application's behavior here.

CString strHello;

strHello.LoadString(IDS_HELLO);

cout << (LPCTSTR)strHello << endl;

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

HANDLE CompletionPort;

WSADATA wsd;

SYSTEM_INFO SystemInfo;

SOCKADDR_IN InternetAddr;

SOCKET Listen;

// 加载WinSock2.2

WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsd);

// 1.创建一个I/O完成端口

CompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,

NULL,

0);

// 2.确定系统中有多少个处理器

GetSystemInfo(&SystemInfo);

// 3.基于系统中可用的处理器数量创建工作器线程

for (int i = 0; i < SystemInfo.dwNumberOfProcessors; ++i)

{

HANDLE ThreadHandle;

// 创建一个服务器的工作器线程，并将完成端口传递到该线程

ThreadHandle = CreateThread(NULL,

ServerWorkerThread,

CompletionPort,

NULL);

CloseHandle(ThreadHandle);

}

// 4.创建一个监听套接字，以下的套路都是固定的。

Listen = WSASocket(AF_INET,

SOCK_STREAM,

NULL,

WSA_FLAG_OVERLAPPED);

InternetAddr.sin_family = PF_INET;

InternetAddr.sin_port = htons(5000);

InternetAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

bind(Listen, (SOCKADDR*)&InternetAddr, sizeof(InternetAddr));

listen(Listen, 5);

BOOL b = TRUE;

while (b)

{

PER_HANDLE_DATA * PerHandleData = NULL;

SOCKADDR_IN saRemote;

SOCKET Accept;

int RemoteLen;

// 5.接收连接，并分配完成端口，这儿可以用AcceptEx来代替，以创
// 建可伸缩的Winsock应用程序。

RemoteLen = sizeof(saRemote);

Accept = accept(Listen, (SOCKADDR*)&saRemote, &RemoteLen);

// 6.创建用来和套接字关联的单句柄数据信息结构

PerHandleData = (LPPER_HANDLE_DATA)GlobalAlloc(GPTR,

sizeof(PER_HANDLE_DATA));

cout << "Socket number " << Accept << " connected" << endl;

PerHandleData->Socket = Accept;

memcpy(&PerHandleData->ClientAddr, &saRemote, RemoteLen);

// 7.将接受套接字和完成端口关联起来

CreateIoCompletionPort((HANDLE)Accept,

CompletionPort,

(DWORD)PerHandleData,

0);

// 开始在接受套接字上处理I/O

        // 使用重叠I/O机制，在新建的套接字上投递一个或多个异步
         // WSARecv 或 WSASend请求。这些I/O请求完成后，工作者线程
         // 会为I/O请求提供服务，之后就可以坐享其成了

static int const DATA_BUFSIZE = 4096; //

DWORD RecvBytes = 0;

DWORD Flags = 0;

// 单I/O操作数据

LPPER_IO_DATA PerIoData = NULL;

PerIoData = (LPPER_IO_DATA)GlobalAlloc(GPTR, sizeof(PER_IO_DATA));

ZeroMemory(&(PerIoData->Overlapped), sizeof(OVERLAPPED));

PerIoData->DataBuf.len = 1024;

PerIoData->DataBuf.buf = PerIoData->buffer;

PerIoData->OperationType = 0; // read

WSARecv(PerHandleData->Socket,

&(PerIoData->DataBuf),

&RecvBytes,

&Flags,

&(PerIoData->Overlapped),

NULL);

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

return nRetCode;

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

DWORD WINAPI ServerWorkerThread(LPVOID lpParam)

{

HANDLE CompletionPort = (HANDLE)lpParam;

DWORD BytesTransferred;

LPOVERLAPPED lpOverlapped;

LPPER_HANDLE_DATA PerHandleData = NULL;

LPPER_IO_DATA PerIoData = NULL;

DWORD SendBytes;

DWORD RecvBytes;

DWORD Flags;

BOOL bRet = FALSE;

while (TRUE)

{

bRet = GetQueuedCompletionStatus(CompletionPort,

&BytesTransferred,

(PULONG_PTR)
&PerHandleData,

(LPOVERLAPPED*)
&lpOverlapped,

INFINITE);

// 检查成功的返回，这儿要注意使用这个宏CONTAINING_RECORD

PerIoData = (LPPER_IO_DATA)CONTAINING_RECORD(lpOverlapped,

PER_IO_DATA,

Overlapped);

// 先检查一下，看看是否在套接字上已有错误发生

if (0 == BytesTransferred)

{

closesocket(PerHandleData->Socket);

GlobalFree(PerHandleData);

GlobalFree(PerIoData);

continue;

}

// 数据处理

// 成功了！！！这儿就收到了来自客户端的数据

cout << PerIoData->DataBuf.buf << endl;

Flags = 0;

// 为下一个重叠调用建立单I/O操作数据

ZeroMemory(&(PerIoData->Overlapped), sizeof(OVERLAPPED));

PerIoData->DataBuf.len = 1024;

PerIoData->DataBuf.buf = PerIoData->buffer;

PerIoData->OperationType = 0; // read

WSARecv(PerHandleData->Socket,

&(PerIoData->DataBuf),

&RecvBytes,

&Flags,

&(PerIoData->Overlapped),

NULL);

}

return 0;

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

当然为了测试，各种异常处理都没有写，大家不要学我哦。

posted on 2005-04-19 13:26 乱石铺街阅读(8888) 评论(11) 编辑收藏

Feedback

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2005-04-27 13:54 飞天

这里的写的代码还可以折叠起来。这么酷

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2005-04-27 14:51 dlutyuanhongl

嘿嘿，这是BLOG提供的功能！

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2005-11-15 10:37 songs8467

写的不错，佩服！

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2006-01-23 15:29 杀手K

不错，简单明了

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2006-07-29 15:10 boli

谢谢啊~~ 正是有楼主这样的人，才能让我们复制，粘贴~ 不用一块砖一块砖的码了~ ：P

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2007-03-05 17:11 murongtianfeng

WSARecv(...)在主程序的循环里已经投递了为什么还要在 ServerWorkerThread（）里最后的位置进行 wsarecv(...)投递？？本人感觉没有必要吧只要在主程序的循环里投递就可以达到不断接收用户请求的目的了

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2007-04-27 11:17 waini12

因为，这段代码是抄袭的，所以他不知道为什么

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2007-05-16 10:10 楠楠

回复murongtianfeng:

      因为WSASend/WSARecv是异步的 IO操作，具体的IO处理过程由WINDOWS系统完成. 主程序循环投递了I/O操作之后,就会立即返回. 但是这个动作(接收到数据如何得知呢?)
      是由WINDOWS系统完成的, 在系统实际的IO处理后，把结果送到完成端口上.(操作系统已经完成了, 但我们程序如何得知呢?)

      假如, 如果有多个IO都完成了，那么就会在完成端口那里排成一个队列。我们需要从队列中取出数据, 所以在ServerWorkerThread线程中用 GetQueuedCompletionStatus 函数可以得到这些队列化的完成包.
得到数据. 但是不是完了呢. 我们又投递WSARecv. 让操作系统来替我们接收你的包. 然后再次通知我们.....
      依次连接不断...............
      有什么时间想和我讨论:  QQ: 11718111

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2007-06-05 17:56 kilobird

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2007-07-03 19:52 rong

想问下下，在主线程的tmain函数里一直在接受客户端的连接，那如果有界面的程序，界面能刷新吗，是否还要另创建一个线程，来维护界面的更新

# re: 学习笔记之I/O完成端口（IOCP） 2008-03-29 22:01 hurryboylqs

想问下下，在主线程的tmain函数里一直在接受客户端的连接，那如果有界面的程序，界面能刷新吗，是否还要另创建一个线程，来维护界面的更新
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可以投递ACCEPT 事件的呀，如果不想让IO完成端口接收ACCEPT 事件可以开个线程来accept！！

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