大体上来讲,使用完成端口只用遵循如下几个步骤:
(1) 调用 CreateIoCompletionPort() 函数创建一个完成端口,而且在一般情况下,我们需要且只需要建立这一个完成端口,把它的句柄保存好,我们今后会经常用到它…… (2) 根据系统中有多少个处理器,就建立多少个工作者(为了醒目起见,下面直接说Worker)线程,这几个线程是专门用来和客户端进行通信的,目前暂时没什么工作; (3) 下面就是接收连入的Socket连接了,这里有两种实现方式:一是和别的编程模型一样,还需要启动一个独立的线程,专门用来accept客户端的连接请求;二是用性能更高更好的异步AcceptEx()请求,因为各位对accept用法应该非常熟悉了,而且网上资料也会很多,所以为了更全面起见,本文采用的是性能更好的AcceptEx,至于两者代码编写上的区别,我接下来会详细的讲。
(4) 每当有客户端连入的时候,我们就还是得调用CreateIoCompletionPort()函数,这里却不是新建立完成端口了,而是把新连入的Socket(也就是前面所谓的设备句柄),与目前的完成端口绑定在一起。
至此,我们其实就已经完成了完成端口的相关部署工作了,嗯,是的,完事了,后面的代码里我们就可以充分享受完成端口带给我们的巨大优势,坐享其成了,是不是很简单呢?
(5) 例如,客户端连入之后,我们可以在这个Socket上提交一个网络请求,例如WSARecv(),然后系统就会帮咱们乖乖的去执行接收数据的操作,我们大可以放心的去干别的事情了;
(6) 而此时,我们预先准备的那几个Worker线程就不能闲着了, 我们在前面建立的几个Worker就要忙活起来了,都需要分别调用GetQueuedCompletionStatus() 函数在扫描完成端口的队列里是否有网络通信的请求存在(例如读取数据,发送数据等),一旦有的话,就将这个请求从完成端口的队列中取回来,继续执行本线程中后面的处理代码,处理完毕之后,我们再继续投递下一个网络通信的请求就OK了,如此循环。
关于完成端口的使用步骤,用文字来表述就是这么多了,很简单吧?如果你还是不理解,我再配合一个流程图来表示一下:
当然,我这里假设你已经对网络编程的基本套路有了解了,所以略去了很多基本的细节,并且为了配合朋友们更好的理解我的代码,在流程图我标出了一些函数的名字,并且画得非常详细。
另外需要注意的是由于对于客户端的连入有两种方式,一种是普通阻塞的accept,另外一种是性能更好的AcceptEx,为了能够方面朋友们从别的网络编程的方式中过渡,我这里画了两种方式的流程图,方便朋友们对比学习,图a是使用accept的方式,当然配套的源代码我默认就不提供了,如果需要的话,我倒是也可以发上来;图b是使用AcceptEx的,并配有配套的源码。
采用accept方式的流程示意图如下:
采用AcceptEx方式的流程示意图如下:
两个图中最大的相同点是什么?是的,最大的相同点就是主线程无所事事,闲得蛋疼……
为什么呢?因为我们使用了异步的通信机制,这些琐碎重复的事情完全没有必要交给主线程自己来做了,只用在初始化的时候和Worker线程交待好就可以了,用一句话来形容
就是,主线程永远也体会不到Worker线程有多忙,而Worker线程也永远体会不到主线程在初始化建立起这个通信框架的时候操了多少的心……
图a中是由 _AcceptThread()负责接入连接,并把连入的Socket和完成端口绑定,另外的多个_WorkerThread()就负责监控完成端口上的情况,一旦有情况了,就取出来处理,如果CPU有多核的话,就可以多个线程轮着来处理完成端口上的信息,很明显效率就提高了。
图b中最明显的区别,也就是AcceptEx和传统的accept之间最大的区别,就是取消了阻塞方式的accept调用,也就是说,AcceptEx也是通过完成端口来异步完成的,所以就取消了专门用于accept连接的线程,用了完成端口来进行异步的AcceptEx调用;然后在检索完成端口队列的Worker函数中,根据用户投递的完成操作的类型,再来找出其中的投递的Accept请求,加以对应的处理。
读者一定会问,这样做的好处在哪里?为什么还要异步的投递AcceptEx连接的操作呢?
首先,我可以很明确的告诉各位,如果短时间内客户端的并发连接请求不是特别多的话,用accept和AcceptEx在性能上来讲是没什么区别的。
按照我们目前主流的PC来讲,如果客户端只进行连接请求,而什么都不做的话,我们的Server只能接收大约3万-4万个左右的并发连接,然后客户端其余的连入请求就只能收到WSAENOBUFS (10055)了,因为系统来不及为新连入的客户端准备资源了。 需要准备什么资源?当然是准备Socket了……虽然我们创建Socket只用一行SOCKET s= socket(…) 这么一行的代码就OK了,但是系统内部建立一个Socket是相当耗费资源的,因为Winsock2是分层的机构体系,创建一个Socket需要到多个Provider之间进行处理,最终形成一个可用的套接字。总之,系统创建一个Socket的开销是相当高的,所以用accept的话,系统可能来不及为更多的并发客户端现场准备Socket了。 而AcceptEx比Accept又强大在哪里呢?是有三点:
(1) 这个好处是最关键的,是因为AcceptEx是在客户端连入之前,就把客户端的Socket建立好了,也就是说,AcceptEx是先建立的Socket,然后才发出的AcceptEx调用,也就是说,在进行客户端的通信之前,无论是否有客户端连入,Socket都是提前建立好了;而不需要像accept是在客户端连入了之后,再现场去花费时间建立Socket。如果各位不清楚是如何实现的,请看后面的实现部分。
(2) 相比accept只能阻塞方式建立一个连入的入口,对于大量的并发客户端来讲,入口实在是有点挤;而AcceptEx可以同时在完成端口上投递多个请求,这样有客户端连入的时候,就非常优雅而且从容不迫的边喝茶边处理连入请求了。
(3) AcceptEx还有一个非常体贴的优点,就是在投递AcceptEx的时候,我们还可以顺便在AcceptEx的同时,收取客户端发来的第一组数据,这个是同时进行的,也就是说,在我们收到AcceptEx完成的通知的时候,我们就已经把这第一组数据接完毕了;但是这也意味着,如果客户端只是连入但是不发送数据的话,我们就不会收到这个AcceptEx完成的通知……这个我们在后面的实现部分,也可以详细看到。
最后,各位要有一个心里准备,相比accept,异步的AcceptEx使用起来要麻烦得多……
五. 完成端口的实现详解
又说了一节的废话,终于到了该动手实现的时候了……
这里我把完成端口的详细实现步骤以及会涉及到的函数,按照出现的先后步骤,都和大家详细的说明解释一下,当然,文档中为了让大家便于阅读,这里去掉了其中的错误处理的内容,当然,这些内容在示例代码中是会有的。 【第一步】创建一个完成端口 首先,我们先把完成端口建好再说。
我们正常情况下,我们需要且只需要建立这一个完成端口,代码很简单: [cpp] view plaincopyprint?
1. HANDLE m_hIOCompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE
_VALUE, NULL, 0, 0 );
HANDLE m_hIOCompletionPort