Windows Socket IO模型.docx
- 文档编号:9969104
- 上传时间:2023-02-07
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:20.13KB
Windows Socket IO模型.docx
《Windows Socket IO模型.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Windows Socket IO模型.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
WindowsSocketIO模型
WindowsSocketI/O模型---重叠I/O模型、完成端口模型
四.重叠I/O模型
Winsock2的发布使得SocketI/O有了和文件I/O统一的接口。
我们可以通过使用Win32文件操纵函数ReadFile和WriteFile来进行SocketI/O。
伴随而来的,用于普通文件I/O的重叠I/O模型和完成端口模型对SocketI/O也适用了。
这些模型的优点是可以达到更佳的系统性能,但是实现较为复杂,里面涉及较多的C语言技巧。
例如我们在完成端口模型中会经常用到所谓的“尾随数据”。
1.用事件通知方式实现的重叠I/O模型
#include
#include
#definePORT 5150
#defineMSGSIZE1024
#pragmacomment(lib,"ws2_32.lib")
typedefstruct
{
WSAOVERLAPPEDoverlap;
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_DATAg_pPerIODataArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS];
DWORDWINAPIWorkerThread(LPVOID);
voidCleanup(int);
intmain()
{
WSADATA wsaData;
SOCKET sListen,sClient;
SOCKADDR_INlocal,client;
DWORD dwThreadId;
int iaddrSize=sizeof(SOCKADDR_IN);
//InitializeWindowsSocketlibrary
WSAStartup(0x0202,&wsaData);
//Createlisteningsocket
sListen=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
//Bind
local.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons(PORT);
bind(sListen,(structsockaddr*)&local,sizeof(SOCKADDR_IN));
//Listen
listen(sListen,3);
//Createworkerthread
CreateThread(NULL,0,WorkerThread,NULL,0,&dwThreadId);
while(TRUE)
{
//Acceptaconnection
sClient=accept(sListen,(structsockaddr*)&client,&iaddrSize);
printf("Acceptedclient:
%s:
%d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port));
g_CliSocketArr[g_iTotalConn]=sClient;
//AllocateaPER_IO_OPERATION_DATAstructure
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();
//Launchanasynchronousoperation
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();
return0;
}
DWORDWINAPIWorkerThread(LPVOIDlpParam)
{
int ret,index;
DWORDcbTransferred;
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)
{
//Theconnectionwasclosedbyclient
Cleanup(index);
}
else
{
//g_pPerIODataArr[index]->szMessagecontainsthereceiveddata
g_pPerIODataArr[index]->szMessage[cbTransferred]='\0';
send(g_CliSocketArr[index],g_pPerIODataArr[index]->szMessage,\
cbTransferred,0);
//Launchanotherasynchronousoperation
WSARecv(
g_CliSocketArr[index],
&g_pPerIODataArr[index]->Buffer,
1,
&g_pPerIODataArr[index]->NumberOfBytesRecvd,
&g_pPerIODataArr[index]->Flags,
&g_pPerIODataArr[index]->overlap,
NULL);
}
}
return0;
}
voidCleanup(intindex)
{
closesocket(g_CliSocketArr[index]);
WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);
HeapFree(GetProcessHeap(),0,g_pPerIODataArr[index]);
if(index { 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; } 这个模型与上述其他模型不同的是它使用Winsock2提供的异步I/O函数WSARecv。 在调用WSARecv时,指定一个WSAOVERLAPPED结构,这个调用不是阻塞的,也就是说,它会立刻返回。 一旦有数据到达的时候,被指定的WSAOVERLAPPED结构中的hEvent被Signaled。 由于下面这个语句 g_CliEventArr[g_iTotalConn]=g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent; 使得与该套接字相关联的WSAEVENT对象也被Signaled,所以WSAWaitForMultipleEvents的调用操作成功返回。 我们现在应该做的就是用与调用WSARecv相同的WSAOVERLAPPED结构为参数调用WSAGetOverlappedResult,从而得到本次I/O传送的字节数等相关信息。 在取得接收的数据后,把数据原封不动的发送到客户端,然后重新激活一个WSARecv异步操作。 2.用完成例程方式实现的重叠I/O模型 #include #include #definePORT 5150 #defineMSGSIZE1024 #pragmacomment(lib,"ws2_32.lib") typedefstruct { WSAOVERLAPPEDoverlap; WSABUF Buffer; char szMessage[MSGSIZE]; DWORD NumberOfBytesRecvd; DWORD Flags; SOCKET sClient; }PER_IO_OPERATION_DATA,*LPPER_IO_OPERATION_DATA; DWORDWINAPIWorkerThread(LPVOID); voidCALLBACKCompletionROUTINE(DWORD,DWORD,LPWSAOVERLAPPED,DWORD); SOCKETg_sNewClientConnection; BOOL g_bNewConnectionArrived=FALSE; intmain() { WSADATA wsaData; SOCKET sListen; SOCKADDR_INlocal,client; DWORD dwThreadId; int iaddrSize=sizeof(SOCKADDR_IN); //InitializeWindowsSocketlibrary WSAStartup(0x0202,&wsaData); //Createlisteningsocket sListen=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP); //Bind local.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY); local.sin_family=AF_INET; local.sin_port=htons(PORT); bind(sListen,(structsockaddr*)&local,sizeof(SOCKADDR_IN)); //Listen listen(sListen,3); //Createworkerthread CreateThread(NULL,0,WorkerThread,NULL,0,&dwThreadId); while(TRUE) { //Acceptaconnection g_sNewClientConnection=accept(sListen,(structsockaddr*)&client,&iaddrSize); g_bNewConnectionArrived=TRUE; printf("Acceptedclient: %s: %d\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port)); } } DWORDWINAPIWorkerThread(LPVOIDlpParam) { LPPER_IO_OPERATION_DATAlpPerIOData=NULL; while(TRUE) { if(g_bNewConnectionArrived) { //Launchanasynchronousoperationfornewarrivedconnection 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); } return0; } voidCALLBACKCompletionROUTINE(DWORDdwError, DWORDcbTransferred, LPWSAOVERLAPPEDlpOverlapped, DWORDdwFlags) { LPPER_IO_OPERATION_DATAlpPerIOData=(LPPER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlapped; if(dwError! =0||cbTransferred==0) { //Connectionwasclosedbyclient closesocket(lpPerIOData->sClient); HeapFree(GetProcessHeap(),0,lpPerIOData); } else { lpPerIOData->szMessage[cbTransferred]='\0'; send(lpPerIOData->sClient,lpPerIOData->szMessage,cbTransferred,0); //Launchanotherasynchronousoperation 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); } } 用完成例程来实现重叠I/O比用事件通知简单得多。 在这个模型中,主线程只用不停的接受连接即可;辅助线程判断有没有新的客户端连接被建立,如果有,就为那个客户端套接字激活一个异步的WSARecv操作,然后调用SleepEx使线程处于一种可警告的等待状态,以使得I/O完成后CompletionROUTINE可以被内核调用。 如果辅助线程不调用SleepEx,则内核在完成一次I/O操作后,无法调用完成例程(因为完成例程的运行应该和当初激活WSARecv异步操作的代码在同一个线程之内)。 完成例程内的实现代码比较简单,它取出接收到的数据,然后将数据原封不动的发送给客户端,最后重新激活另一个WSARecv异步操作。 注意,在这里用到了“尾随数据”。 我们在调用WSARecv的时候,参数lpOverlapped实际上指向一个比它大得多的结构PER_IO_OPERATION_DATA,这个结构除了WSAOVERLAPPED以外,还被我们附加了缓冲区的结构信息,另外还包括客户端套接字等重要的信息。 这样,在完成例程中通过参数lpOverlapped拿到的不仅仅是WSAOVERLAPPED结构,还有后边尾随的包含客户端套接字和接收数据缓冲区等重要信息。 这样的C语言技巧在我后面介绍完成端口的时候还会使用到。 五.完成端口模型 “完成端口”模型是迄今为止最为复杂的一种I/O模型。 然而,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! 但不幸的是,该模型只适用于WindowsNT和Windows2000操作系统。 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,假如要为WindowsNT或Windows2000开发高性能的服务器应用,同时希望为大量套接字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! (节选自《Windows网络编程》第八章) 完成端口模型是我最喜爱的一种模型。 虽然其实现比较复杂(其实我觉得它的实现比用事件通知实现的重叠I/O简单多了),但其效率是惊人的。 我在T公司的时候曾经帮同事写过一个邮件服务器的性能测试程序,用的就是完成端口模型。 结果表明,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。 下面我还是从代码说起: #include #include #definePORT 5150 #defineMSGSIZE1024 #pragmacomment(lib,"ws2_32.lib") typedefenum { RECV_POSTED }OPERATION_TYPE; typedefstruct { WSAOVERLAPPED overlap; WSABUF Buffer; char szMessage[MSGSIZE]; DWORD NumberOfBytesRecvd; DWORD Flags; OPERATION_TYPEOperationType; }PER_IO_OPERATION_DATA,*LPPER_IO_OPERATION_DATA; DWORDWINAPIWorkerThread(LPVOID); intmain() { WSADATA
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Windows Socket IO模型 IO 模型