IOCP.zip_IOCP资源-CSDN文库

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4 浏览量 2022-09-19 19:12:05 上传评论收藏 245KB ZIP 举报

**IOCP（I/O完成端口）是Windows操作系统中一种高效、多线程的I/O模型，用于处理大量并发的I/O操作。IOCP的核心原理是利用操作系统的内核对象，将I/O操作的完成通知从内核空间传递到用户空间，从而减少线程上下文切换的开销，提高系统在高并发环境下的性能。** 在Windows中，IOCP通过CreateIoCompletionPort函数创建，并关联到特定的设备或文件句柄上。这个函数允许开发者指定一个回调函数，当I/O操作完成后，操作系统会调用这个回调函数，通知用户程序可以处理已完成的I/O请求。 IOCP的结构主要包括以下几个部分： 1. **I/O完成端口对象**：这是操作系统创建的一个内核对象，用于管理和调度I/O操作。 2. **关联的设备句柄**：开发者需要将IOCP与需要进行I/O操作的设备或文件句柄关联起来，使得I/O请求能被正确地提交和处理。 3. **工作线程池**：一组线程用于处理来自IOCP的完成通知，这些线程可以从内核接收完成的I/O请求并执行相应的回调函数。 4. **I/O请求包(IRP)**：在Windows系统中，IRP是用于表示异步I/O操作的数据结构，包含了I/O请求的所有相关信息。使用IOCP的关键步骤如下： 1. **创建IOCP**：通过CreateIoCompletionPort函数创建IOCP对象。 2. **关联设备句柄**：将设备句柄与IOCP绑定，使得I/O操作完成后能被IOCP捕获。 3. **发起I/O操作**：使用DeviceIoControl或其他相关函数向设备发起I/O请求，并指定IOCP作为完成通知的接收者。 4. **取回结果**：在工作线程中，调用GetQueuedCompletionStatus函数等待并获取完成的I/O请求，处理I/O操作的结果。 5. **重复步骤4**：根据需求继续处理新的I/O请求，或者关闭IOCP和设备句柄。代码演示通常会展示如何创建和管理IOCP，如何发起I/O请求，以及如何处理完成的通知。`IOCP.pdf`文件很可能是详细阐述这些概念和示例代码的文档，它将深入探讨如何在实际编程中应用IOCP技术。 IOCP的应用场景广泛，包括网络服务器、数据库系统、文件服务器等需要处理大量并发I/O操作的场合。例如，在一个网络服务器中，每个连接都可以关联到一个单独的IOCP，当有数据到达时，操作系统会自动将完成通知发送给相应的工作线程，从而避免了传统模型中每个连接都需要一个独立线程的资源浪费。 IOCP是Windows系统提供的一个强大的I/O模型，它通过高效的线程管理和异步I/O处理，极大地提升了系统在高并发环境下的性能。理解和掌握IOCP的使用对于开发高性能的服务器应用程序至关重要。

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IOCP.pdf 268KB

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

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 * 2; ++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,

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