? ? ?如果你想在Windows平臺(tái)上構(gòu)建服務(wù)器應(yīng)用，那么I/O模型是你必須考慮的。Windows操作系統(tǒng)提供了Select、WSAAsyncSelect、WSAEventSelect、Overlapped I/O和Completion Port共五種I/O模型。每一種模型均適用于一種特定的應(yīng)用場(chǎng)景。寫代碼時(shí)應(yīng)該對(duì)自己的應(yīng)用需求非常明確，而且綜合考慮到程序的擴(kuò)展性和可移植性等因素，作出自己的選擇。

? ? ? ? 客戶端的代碼（為代碼直觀，省去所有錯(cuò)誤檢查，以下同）:

#include?<WINSOCK2.H> #include?<stdio.h> #define?SERVER_ADDRESS?"137.117.2.148" #define?PORT???????????5150 #define?MSGSIZE????????1024 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") int?main() {WSADATA?????wsaData;SOCKET??????sClient;SOCKADDR_IN?server;char????????szMessage[MSGSIZE];int?????????ret;?WSAStartup(0x0202,?&wsaData);?sClient?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);?memset(&server,?0,?sizeof(SOCKADDR_IN));server.sin_family?=?AF_INET;server.sin_addr.S_un.S_addr?=?inet_addr(SERVER_ADDRESS);server.sin_port?=?htons(PORT);connect(sClient,?(struct?sockaddr?*)&server,?sizeof(SOCKADDR_IN));while?(TRUE){printf("Send:");gets(szMessage);?send(sClient,?szMessage,?strlen(szMessage),?0);//?Receive?messageret?=?recv(sClient,?szMessage,?MSGSIZE,?0);szMessage[ret]?=?'\0';printf("Received?[%d?bytes]:?'%s'\n",?ret,?szMessage);}//?Clean?upclosesocket(sClient);WSACleanup();return?0; }

????客戶端所做的事情相當(dāng)簡(jiǎn)單，創(chuàng)建套接字，連接服務(wù)器，然后不停的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

? ??比較容易想到的一種服務(wù)器模型就是采用一個(gè)主線程，負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶端的連接請(qǐng)求，當(dāng)接收到某個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求后，創(chuàng)建一個(gè)專門用于和該客戶端通信的套接字和一個(gè)輔助線程。以后該客戶端和服務(wù)器的交互都在這個(gè)輔助線程內(nèi)完成。這種方法比較直觀，程序非常簡(jiǎn)單而且可移植性好，但是不能利用平臺(tái)相關(guān)的特性。例如，如果連接數(shù)增多的時(shí)候（成千上萬(wàn)的連接），那么線程數(shù)成倍增長(zhǎng)，操作系統(tǒng)忙于頻繁的線程間切換，而且大部分線程在其生命周期內(nèi)都是處于非活動(dòng)狀態(tài)的，這大大浪費(fèi)了系統(tǒng)的資源。

一.選擇模型
??? ????Select模型是Winsock中最常見的I/O模型。之所以稱其為“Select模型”，是由于它的“中心思想”便是利用select函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O的管理。最初設(shè)計(jì)該模型時(shí)，主要面向的是某些使用UNIX操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，它們采用的是Berkeley套接字方案。Select模型已集成到Winsock 1.1中，它使那些想避免在套接字調(diào)用過程中被無(wú)辜“鎖定”的應(yīng)用程序，采取一種有序的方式，同時(shí)進(jìn)行對(duì)多個(gè)套接字的管理。
服務(wù)器的代碼（已經(jīng)不能再精簡(jiǎn)了）：

#include?<winsock.h> #include?<stdio.h> #define?PORT???????5150 #define?MSGSIZE????1024 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") int????g_iTotalConn?=?0; SOCKET?g_CliSocketArr[FD_SETSIZE]; DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParameter); int?main() {WSADATA?????wsaData;SOCKET??????sListen,?sClient;SOCKADDR_IN?local,?client;int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);DWORD???????dwThreadId;WSAStartup(0x0202,?&wsaData);sListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);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));listen(sListen,?3);CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);??while?(TRUE){sClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));g_CliSocketArr[g_iTotalConn++]?=?sClient;}return?0; } DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam) {int????????????i;fd_set?????????fdread;int????????????ret;struct?timeval?tv?=?{1,?0};char???????????szMessage[MSGSIZE];while?(TRUE){FD_ZERO(&fdread);for?(i?=?0;?i?<?g_iTotalConn;?i++){FD_SET(g_CliSocketArr[i],?&fdread);}ret?=?select(0,?&fdread,?NULL,?NULL,?&tv);if?(ret?==?0){continue;}for?(i?=?0;?i?<?g_iTotalConn;?i++){if?(FD_ISSET(g_CliSocketArr[i],?&fdread)){ret?=?recv(g_CliSocketArr[i],?szMessage,?MSGSIZE,?0);if?(ret?==?0?||?(ret?==?SOCKET_ERROR?&&?WSAGetLastError()?==?WSAECONNRESET)){printf("Client?socket?%d?closed.\n",?g_CliSocketArr[i]);closesocket(g_CliSocketArr[i]);if?(i?<?g_iTotalConn?-?1){????????????g_CliSocketArr[i--]?=?g_CliSocketArr[--g_iTotalConn];}}else{szMessage[ret]?=?'\0';send(g_CliSocketArr[i],?szMessage,?strlen(szMessage),?0);}}}}return?0; }

?服務(wù)器的幾個(gè)主要?jiǎng)幼魅缦?#xff1a;
??? ????1.創(chuàng)建監(jiān)聽套接字，綁定，監(jiān)聽；
??? ????2.創(chuàng)建工作者線程；
??? ????3.創(chuàng)建一個(gè)套接字?jǐn)?shù)組，用來存放當(dāng)前所有活動(dòng)的客戶端套接字，每accept一個(gè)連接就更新一次數(shù)組；
??? ????4.接受客戶端的連接。這里有一點(diǎn)需要注意的，就是我沒有重新定義FD_SETSIZE宏，所以服務(wù)器最多支持的并發(fā)連接數(shù)為64。而且，這里決不能無(wú)條件的accept,服務(wù)器應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前的連接數(shù)來決定是否接受來自某個(gè)客戶端的連接。一種比較好的實(shí)現(xiàn)方案就是采用WSAAccept函數(shù)，而且讓W(xué)SAAccept回調(diào)自己實(shí)現(xiàn)的Condition Function。

工作者線程里面是一個(gè)死循環(huán)，一次循環(huán)完成的動(dòng)作是：
??? ????1.將當(dāng)前所有的客戶端套接字加入到讀集fdread中；
??? ????2.調(diào)用select函數(shù)；
??? ????3.查看某個(gè)套接字是否仍然處于

讀集中，如果是，則接收數(shù)據(jù)。如果接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0，或者發(fā)生WSAECONNRESET錯(cuò)誤，則表示客戶端套接字主動(dòng)關(guān)閉，這時(shí)需要將服務(wù)器中對(duì)應(yīng)的套接字所綁定的資源釋放掉，然后調(diào)整我們的套接字?jǐn)?shù)組（將數(shù)組中最后一個(gè)套接字挪到當(dāng)前的位置上）

???????除了需要有條件接受客戶端的連接外，還需要在連接數(shù)為0的情形下做特殊處理，因?yàn)槿绻x集中沒有任何套接字，select函數(shù)會(huì)立刻返回，這將導(dǎo)致工作者線程成為一個(gè)毫無(wú)停頓的死循環(huán)，CPU的占用率馬上達(dá)到100%。

?二.異步選擇
??? ????Winsock提供了一個(gè)有用的異步I/O模型。利用這個(gè)模型，應(yīng)用程序可在一個(gè)套接字上，接收以Windows消息為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。具體的做法是在建好一個(gè)套接字后，調(diào)用WSAAsyncSelect函數(shù)。在它們用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows例程，對(duì)窗口消息進(jìn)行管理的時(shí)候使用比較好。

#include?<winsock.h> #include?<tchar.h> #define?PORT??????5150 #define?MSGSIZE???1024 #define?WM_SOCKET?WM_USER+0 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") LRESULT?CALLBACK?WndProc(HWND,?UINT,?WPARAM,?LPARAM); int?WINAPI?WinMain(HINSTANCE?hInstance,?HINSTANCE?hPrevInstance,?PSTR?szCmdLine,?int?iCmdShow) {static?TCHAR?szAppName[]?=?_T("AsyncSelect?Model");HWND?????????hwnd?;MSG??????????msg?;WNDCLASS?????wndclass?;wndclass.style?????????=?CS_HREDRAW?|?CS_VREDRAW?;wndclass.lpfnWndProc???=?WndProc?;wndclass.cbClsExtra????=?0?;wndclass.cbWndExtra????=?0?;wndclass.hInstance?????=?hInstance?;wndclass.hIcon?????????=?LoadIcon?(NULL,?IDI_APPLICATION)?;wndclass.hCursor???????=?LoadCursor?(NULL,?IDC_ARROW)?;wndclass.hbrBackground?=?(HBRUSH)?GetStockObject?(WHITE_BRUSH)?;wndclass.lpszMenuName??=?NULL?;wndclass.lpszClassName?=?szAppName?;if?(!RegisterClass(&wndclass)){MessageBox?(NULL,?TEXT?("This?program?requires?Windows?NT!"),?szAppName,?MB_ICONERROR)?;return?0?;}hwnd?=?CreateWindow?(szAppName,??????????????????//?window?class?nameTEXT?("AsyncSelect?Model"),?//?window?captionWS_OVERLAPPEDWINDOW,????????//?window?styleCW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?x?positionCW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?y?positionCW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?x?sizeCW_USEDEFAULT,??????????????//?initial?y?sizeNULL,???????????????????????//?parent?window?handleNULL,???????????????????????//?window?menu?handlehInstance,??????????????????//?program?instance?handleNULL)?;?????????????????????//?creation?parametersShowWindow(hwnd,?iCmdShow);UpdateWindow(hwnd);while?(GetMessage(&msg,?NULL,?0,?0)){TranslateMessage(&msg)?;DispatchMessage(&msg)?;}return?msg.wParam; } LRESULT?CALLBACK?WndProc?(HWND?hwnd,?UINT?message,?WPARAM?wParam,?LPARAM?lParam) {WSADATA???????wsd;static?SOCKET?sListen;SOCKET????????sClient;SOCKADDR_IN???local,?client;int???????????ret,?iAddrSize?=?sizeof(client);char??????????szMessage[MSGSIZE];switch?(message){case?WM_CREATE://?Initialize?Windows?Socket?libraryWSAStartup(0x0202,?&wsd);//?Create?listening?socketsListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);//?Bindlocal.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(local));//?Listenlisten(sListen,?3);//?Associate?listening?socket?with?FD_ACCEPT?eventWSAAsyncSelect(sListen,?hwnd,?WM_SOCKET,?FD_ACCEPT);return?0;case?WM_DESTROY:closesocket(sListen);WSACleanup();PostQuitMessage(0);return?0;case?WM_SOCKET:if?(WSAGETSELECTERROR(lParam)){closesocket(wParam);break;}switch?(WSAGETSELECTEVENT(lParam)){case?FD_ACCEPT://?Accept?a?connection?from?clientsClient?=?accept(wParam,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iAddrSize);//?Associate?client?socket?with?FD_READ?and?FD_CLOSE?eventWSAAsyncSelect(sClient,?hwnd,?WM_SOCKET,?FD_READ?|?FD_CLOSE);break;case?FD_READ:ret?=?recv(wParam,?szMessage,?MSGSIZE,?0);if?(ret?==?0?||?ret?==?SOCKET_ERROR?&&?WSAGetLastError()?==?WSAECONNRESET){closesocket(wParam);}else{szMessage[ret]?=?'\0';send(wParam,?szMessage,?strlen(szMessage),?0);}break;case?FD_CLOSE:closesocket(wParam);??????break;}return?0;}return?DefWindowProc(hwnd,?message,?wParam,?lParam); }

在我看來，WSAAsyncSelect是最簡(jiǎn)單的一種Winsock I/O模型（因?yàn)橐粋€(gè)主線程就搞定了）。使用RawWindows API寫過窗口類應(yīng)用程序的人應(yīng)該都能看得懂。這里，我們需要做的僅僅是：
??? ????1.在WM_CREATE消息處理函數(shù)中，初始化Windows Socket library，創(chuàng)建監(jiān)聽套接字，綁定，監(jiān)聽，并且調(diào)用WSAAsyncSelect函數(shù)表示我們關(guān)心在監(jiān)聽套接字上發(fā)生的FD_ACCEPT事件；
??? ????2.自定義一個(gè)消息WM_SOCKET，一旦在我們所關(guān)心的套接字（監(jiān)聽套接字和客戶端套接字）上發(fā)生了某個(gè)事件，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用WndProc并且message參數(shù)被設(shè)置為WM_SOCKET；
??? ????3.在WM_SOCKET的消息處理函數(shù)中，分別對(duì)FD_ACCEPT、FD_READ和FD_CLOSE事件進(jìn)行處理；
??? ????4.在窗口銷毀消息(WM_DESTROY)的處理函數(shù)中，我們關(guān)閉監(jiān)聽套接字，清除Windows Socket library。

三.事件選擇
??? ????Winsock提供了另一個(gè)有用的異步I/O模型。和WSAAsyncSelect模型類似的是，它也允許應(yīng)用程序在一個(gè)或多個(gè)套接字上，接收以事件為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。由WSAAsyncSelect模型采用的網(wǎng)絡(luò)事件來說，它們均可原封不動(dòng)地移植到新模型。在用新模型開發(fā)的應(yīng)用程序中，也能接收和處理所有那些事件。該模型最主要的差別在于網(wǎng)絡(luò)事件會(huì)投遞至一個(gè)事件對(duì)象句柄，而非投遞至一個(gè)窗口例程。

#include?<winsock2.h> #include?<stdio.h> #define?PORT????5150 #define?MSGSIZE?1024 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") int??????g_iTotalConn?=?0; SOCKET???g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; WSAEVENT?g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID); void?Cleanup(int?index); int?main() {WSADATA?????wsaData;SOCKET??????sListen,?sClient;SOCKADDR_IN?local,?client;DWORD???????dwThreadId;int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);//?Initialize?Windows?Socket?libraryWSAStartup(0x0202,?&wsaData);//?Create?listening?socketsListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);//?Bindlocal.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));//?Listenlisten(sListen,?3);//?Create?worker?threadCreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);while?(TRUE){//?Accept?a?connectionsClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));//?Associate?socket?with?network?eventg_CliSocketArr[g_iTotalConn]?=?sClient;g_CliEventArr[g_iTotalConn]?=?WSACreateEvent();WSAEventSelect(g_CliSocketArr[g_iTotalConn],?g_CliEventArr[g_iTotalConn],?FD_READ?|?FD_CLOSE);g_iTotalConn++;} } DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam) {int??????????????ret,?index;WSANETWORKEVENTS?NetworkEvents;char?????????????szMessage[MSGSIZE];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;WSAEnumNetworkEvents(g_CliSocketArr[index],?g_CliEventArr[index],?&NetworkEvents);if?(NetworkEvents.lNetworkEvents?&?FD_READ){//?Receive?message?from?clientret?=?recv(g_CliSocketArr[index],?szMessage,?MSGSIZE,?0);if?(ret?==?0?||?(ret?==?SOCKET_ERROR?&&?WSAGetLastError()?==?WSAECONNRESET)){Cleanup(index);}else{szMessage[ret]?=?'\0';send(g_CliSocketArr[index],?szMessage,?strlen(szMessage),?0);}}if?(NetworkEvents.lNetworkEvents?&?FD_CLOSE){Cleanup(index);}}return?0; } void?Cleanup(int?index) {closesocket(g_CliSocketArr[index]);WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);if?(index?<?g_iTotalConn?-?1){g_CliSocketArr[index]?=?g_CliSocketArr[g_iTotalConn?-?1];g_CliEventArr[index]?=?g_CliEventArr[g_iTotalConn?-?1];}g_iTotalConn--; }

事件選擇模型也比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來也不是太復(fù)雜，它的基本思想是將每個(gè)套接字都和一個(gè)WSAEVENT對(duì)象對(duì)應(yīng)起來，并且在關(guān)聯(lián)的時(shí)候指定需要關(guān)注的哪些網(wǎng)絡(luò)事件。一旦在某個(gè)套接字上發(fā)生了我們關(guān)注的事件（FD_READ和FD_CLOSE），與之相關(guān)聯(lián)的WSAEVENT對(duì)象被Signaled。程序定義了兩個(gè)全局?jǐn)?shù)組，一個(gè)套接字?jǐn)?shù)組，一個(gè)WSAEVENT對(duì)象數(shù)組，其大小都是MAXIMUM_WAIT_OBJECTS（64），兩個(gè)數(shù)組中的元素一一對(duì)應(yīng)。
??? ????同樣的，這里的程序沒有考慮兩個(gè)問題，一是不能無(wú)條件的調(diào)用accept，因?yàn)槲覀冎С值牟l(fā)連接數(shù)有限。解決方法是將套接字按MAXIMUM_WAIT_OBJECTS分組，每MAXIMUM_WAIT_OBJECTS個(gè)套接字一組，每一組分配一個(gè)工作者線程；或者采用WSAAccept代替accept，并回調(diào)自己定義的Condition Function。第二個(gè)問題是沒有對(duì)連接數(shù)為0的情形做特殊處理，程序在連接數(shù)為0的時(shí)候CPU占用率為100%。

四.重疊I/O模型
??? ????Winsock2的發(fā)布使得Socket I/O有了和文件I/O統(tǒng)一的接口。我們可以通過使用Win32文件操縱函數(shù)ReadFile和WriteFile來進(jìn)行Socket I/O。伴隨而來的，用于普通文件I/O的重疊I/O模型和完成端口模型對(duì)Socket I/O也適用了。這些模型的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到更佳的系統(tǒng)性能，但是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，里面涉及較多的C語(yǔ)言技巧。例如我們?cè)谕瓿啥丝谀Ｐ椭袝?huì)經(jīng)常用到所謂的“尾隨數(shù)據(jù)”。

?1.用事件通知方式實(shí)現(xiàn)的重疊I/O模型

#include?<winsock2.h> #include?<stdio.h> #define?PORT????5150 #define?MSGSIZE?1024 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") typedef?struct {WSAOVERLAPPED?overlap;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_DATA?g_pPerIODataArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID); void?Cleanup(int); int?main() {WSADATA?????wsaData;SOCKET??????sListen,?sClient;SOCKADDR_IN?local,?client;DWORD???????dwThreadId;int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);//?Initialize?Windows?Socket?libraryWSAStartup(0x0202,?&wsaData);//?Create?listening?socketsListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);//?Bindlocal.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));//?Listenlisten(sListen,?3);//?Create?worker?threadCreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);while?(TRUE){//?Accept?a?connectionsClient?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));g_CliSocketArr[g_iTotalConn]?=?sClient;//?Allocate?a?PER_IO_OPERATION_DATA?structureg_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();//?Launch?an?asynchronous?operationWSARecv(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();return?0; } DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam) {int???ret,?index;DWORD?cbTransferred;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){//?The?connection?was?closed?by?clientCleanup(index);}else{//?g_pPerIODataArr[index]->szMessage?contains?the?received?datag_pPerIODataArr[index]->szMessage[cbTransferred]?=?'\0';send(g_CliSocketArr[index],?g_pPerIODataArr[index]->szMessage,\cbTransferred,?0);//?Launch?another?asynchronous?operationWSARecv(g_CliSocketArr[index],&g_pPerIODataArr[index]->Buffer,1,&g_pPerIODataArr[index]->NumberOfBytesRecvd,&g_pPerIODataArr[index]->Flags,&g_pPerIODataArr[index]->overlap,NULL);}}return?0; } void?Cleanup(int?index) {closesocket(g_CliSocketArr[index]);WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]);HeapFree(GetProcessHeap(),?0,?g_pPerIODataArr[index]);if?(index?<?g_iTotalConn?-?1){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; }

這個(gè)模型與上述其他模型不同的是它使用Winsock2提供的異步I/O函數(shù)WSARecv。在調(diào)用WSARecv時(shí)，指定一個(gè)WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)，這個(gè)調(diào)用不是阻塞的，也就是說，它會(huì)立刻返回。一旦有數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候，被指定的WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)中的hEvent被Signaled。由于下面這個(gè)語(yǔ)句
??? ????g_CliEventArr[g_iTotalConn] = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]->overlap.hEvent；
??? ????使得與該套接字相關(guān)聯(lián)的WSAEVENT對(duì)象也被Signaled，所以WSAWaitForMultipleEvents的調(diào)用操作成功返回。我們現(xiàn)在應(yīng)該做的就是用與調(diào)用WSARecv相同的WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)為參數(shù)調(diào)用WSAGetOverlappedResult，從而得到本次I/O傳送的字節(jié)數(shù)等相關(guān)信息。在取得接收的數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送到客戶端，然后重新激活一個(gè)WSARecv異步操作。

2.用完成例程方式實(shí)現(xiàn)的重疊I/O模型

#include?<WINSOCK2.H> #include?<stdio.h> #define?PORT????5150 #define?MSGSIZE?1024 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") typedef?struct {WSAOVERLAPPED?overlap;WSABUF????????Buffer;char??????????szMessage[MSGSIZE];DWORD?????????NumberOfBytesRecvd;DWORD?????????Flags;?SOCKET????????sClient; }PER_IO_OPERATION_DATA,?*LPPER_IO_OPERATION_DATA; DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID); void?CALLBACK?CompletionROUTINE(DWORD,?DWORD,?LPWSAOVERLAPPED,?DWORD); SOCKET?g_sNewClientConnection; BOOL???g_bNewConnectionArrived?=?FALSE; int?main() {WSADATA?????wsaData;SOCKET??????sListen;SOCKADDR_IN?local,?client;DWORD???????dwThreadId;int?????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);//?Initialize?Windows?Socket?libraryWSAStartup(0x0202,?&wsaData);//?Create?listening?socketsListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);//?Bindlocal.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));//?Listenlisten(sListen,?3);//?Create?worker?threadCreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?NULL,?0,?&dwThreadId);while?(TRUE){//?Accept?a?connectiong_sNewClientConnection?=?accept(sListen,?(struct?sockaddr?*)&client,?&iaddrSize);g_bNewConnectionArrived?=?TRUE;printf("Accepted?client:%s:%d\n",?inet_ntoa(client.sin_addr),?ntohs(client.sin_port));} } DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?lpParam) {LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?NULL;while?(TRUE){if?(g_bNewConnectionArrived){//?Launch?an?asynchronous?operation?for?new?arrived?connectionlpPerIOData?=?(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);}return?0; } void?CALLBACK?CompletionROUTINE(DWORD?dwError,DWORD?cbTransferred,LPWSAOVERLAPPED?lpOverlapped,DWORD?dwFlags) {LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?(LPPER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlapped;if?(dwError?!=?0?||?cbTransferred?==?0){//?Connection?was?closed?by?clientclosesocket(lpPerIOData->sClient);HeapFree(GetProcessHeap(),?0,?lpPerIOData);}else{lpPerIOData->szMessage[cbTransferred]?=?'\0';send(lpPerIOData->sClient,?lpPerIOData->szMessage,?cbTransferred,?0);//?Launch?another?asynchronous?operationmemset(&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);} }

用完成例程來實(shí)現(xiàn)重疊I/O比用事件通知簡(jiǎn)單得多。在這個(gè)模型中，主線程只用不停的接受連接即可；輔助線程判斷有沒有新的客戶端連接被建立，如果有，就為那個(gè)客戶端套接字激活一個(gè)異步的WSARecv操作，然后調(diào)用SleepEx使線程處于一種可警告的等待狀態(tài)，以使得I/O完成后CompletionROUTINE可以被內(nèi)核調(diào)用。如果輔助線程不調(diào)用SleepEx，則內(nèi)核在完成一次I/O操作后，無(wú)法調(diào)用完成例程（因?yàn)橥瓿衫痰倪\(yùn)行應(yīng)該和當(dāng)初激活WSARecv異步操作的代碼在同一個(gè)線程之內(nèi)）。
??? ????完成例程內(nèi)的實(shí)現(xiàn)代碼比較簡(jiǎn)單，它取出接收到的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送給客戶端，最后重新激活另一個(gè)WSARecv異步操作。注意，在這里用到了“尾隨數(shù)據(jù)”。我們?cè)谡{(diào)用WSARecv的時(shí)候，參數(shù)lpOverlapped實(shí)際上指向一個(gè)比它大得多的結(jié)構(gòu)PER_IO_OPERATION_DATA，這個(gè)結(jié)構(gòu)除了WSAOVERLAPPED以外，還被我們附加了緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)信息，另外還包括客戶端套接字等重要的信息。這樣，在完成例程中通過參數(shù)lpOverlapped拿到的不僅僅是WSAOVERLAPPED結(jié)構(gòu)，還有后邊尾隨的包含客戶端套接字和接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等重要信息。這樣的C語(yǔ)言技巧在我后面介紹完成端口的時(shí)候還會(huì)使用到。

五.完成端口模型
??? ????“完成端口”模型是迄今為止最為復(fù)雜的一種I/O模型。然而，假若一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)需要管理為數(shù)眾多的套接字，那么采用這種模型，往往可以達(dá)到最佳的系統(tǒng)性能！但不幸的是，該模型只適用于Windows NT和Windows 2000操作系統(tǒng)。因其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，只有在你的應(yīng)用程序需要同時(shí)管理數(shù)百乃至上千個(gè)套接字的時(shí)候，而且希望隨著系統(tǒng)內(nèi)安裝的CPU數(shù)量的增多，應(yīng)用程序的性能也可以線性提升，才應(yīng)考慮采用“完成端口”模型。要記住的一個(gè)基本準(zhǔn)則是，假如要為Windows NT或Windows 2000開發(fā)高性能的服務(wù)器應(yīng)用，同時(shí)希望為大量套接字I/O請(qǐng)求提供服務(wù)（Web服務(wù)器便是這方面的典型例子），那么I/O完成端口模型便是最佳選擇！
??? ????完成端口模型是我最喜愛的一種模型。雖然其實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜（其實(shí)我覺得它的實(shí)現(xiàn)比用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O簡(jiǎn)單多了），但其效率是驚人的。完成端口模型在多連接（成千上萬(wàn)）的情況下，僅僅依靠一兩個(gè)輔助線程，就可以達(dá)到非常高的吞吐量。

#include?<WINSOCK2.H> #include?<stdio.h> #define?PORT????5150 #define?MSGSIZE?1024 #pragma?comment(lib,?"ws2_32.lib") 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; DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID); int?main() {WSADATA?????????????????wsaData;SOCKET??????????????????sListen,?sClient;SOCKADDR_IN?????????????local,?client;DWORD???????????????????i,?dwThreadId;int?????????????????????iaddrSize?=?sizeof(SOCKADDR_IN);HANDLE??????????????????CompletionPort?=?INVALID_HANDLE_VALUE;SYSTEM_INFO?????????????systeminfo;LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?NULL;//?Initialize?Windows?Socket?libraryWSAStartup(0x0202,?&wsaData);//?Create?completion?portCompletionPort?=?CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,?NULL,?0,?0);//?Create?worker?threadGetSystemInfo(&systeminfo);for?(i?=?0;?i?<?systeminfo.dwNumberOfProcessors;?i++){CreateThread(NULL,?0,?WorkerThread,?CompletionPort,?0,?&dwThreadId);}//?Create?listening?socketsListen?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?IPPROTO_TCP);//?Bindlocal.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));//?Listenlisten(sListen,?3);while?(TRUE){//?Accept?a?connectionsClient?=?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?portCreateIoCompletionPort((HANDLE)sClient,?CompletionPort,?(DWORD)sClient,?0);//?Launch?an?asynchronous?operation?for?new?arrived?connectionlpPerIOData?=?(LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc(GetProcessHeap(),HEAP_ZERO_MEMORY,sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));lpPerIOData->Buffer.len?=?MSGSIZE;lpPerIOData->Buffer.buf?=?lpPerIOData->szMessage;lpPerIOData->OperationType?=?RECV_POSTED;WSARecv(sClient,&lpPerIOData->Buffer,1,&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,&lpPerIOData->Flags,&lpPerIOData->overlap,NULL);}PostQueuedCompletionStatus(CompletionPort,?0xFFFFFFFF,?0,?NULL);CloseHandle(CompletionPort);closesocket(sListen);WSACleanup();return?0; } DWORD?WINAPI?WorkerThread(LPVOID?CompletionPortID) {HANDLE??????????????????CompletionPort=(HANDLE)CompletionPortID;DWORD???????????????????dwBytesTransferred;SOCKET??????????????????sClient;LPPER_IO_OPERATION_DATA?lpPerIOData?=?NULL;while?(TRUE){GetQueuedCompletionStatus(CompletionPort,&dwBytesTransferred,&sClient,(LPOVERLAPPED?*)&lpPerIOData,INFINITE);if?(dwBytesTransferred?==?0xFFFFFFFF){return?0;}if?(lpPerIOData->OperationType?==?RECV_POSTED){if?(dwBytesTransferred?==?0){//?Connection?was?closed?by?clientclosesocket(sClient);HeapFree(GetProcessHeap(),?0,?lpPerIOData);????????}else{lpPerIOData->szMessage[dwBytesTransferred]?=?'\0';send(sClient,?lpPerIOData->szMessage,?dwBytesTransferred,?0);//?Launch?another?asynchronous?operation?for?sClientmemset(lpPerIOData,?0,?sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA));lpPerIOData->Buffer.len?=?MSGSIZE;lpPerIOData->Buffer.buf?=?lpPerIOData->szMessage;lpPerIOData->OperationType?=?RECV_POSTED;WSARecv(sClient,&lpPerIOData->Buffer,1,&lpPerIOData->NumberOfBytesRecvd,&lpPerIOData->Flags,&lpPerIOData->overlap,NULL);}}}return?0; }

首先，說說主線程：
??? ????1.創(chuàng)建完成端口對(duì)象
??? ????2.創(chuàng)建工作者線程（這里工作者線程的數(shù)量是按照CPU的個(gè)數(shù)來決定的，這樣可以達(dá)到最佳性能）
??? ????3.創(chuàng)建監(jiān)聽套接字，綁定，監(jiān)聽，然后程序進(jìn)入循環(huán)
??? ????4.在循環(huán)中，我做了以下幾件事情：
??? ???????????(1).接受一個(gè)客戶端連接
??? ???????????(2).將該客戶端套接字與完成端口綁定到一起(還是調(diào)用CreateIoCompletionPort，但這次的作用不同)，注意，按道理來講，此時(shí)傳遞給CreateIoCompletionPort的第三個(gè)參數(shù)應(yīng)該是一個(gè)完成鍵，一般來講，程序都是傳遞一個(gè)單句柄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址，該單句柄數(shù)據(jù)包含了和該客戶端連接有關(guān)的信息，由于我們只關(guān)心套接字句柄，所以直接將套接字句柄作為完成鍵傳遞；
??? ???????????(3).觸發(fā)一個(gè)WSARecv異步調(diào)用，這次又用到了“尾隨數(shù)據(jù)”，使接收數(shù)據(jù)所用的緩沖區(qū)緊跟在WSAOVERLAPPED對(duì)象之后，此外，還有操作類型等重要信息。
??? ????在工作者線程的循環(huán)中，我們
??? ????1.調(diào)用GetQueuedCompletionStatus取得本次I/O的相關(guān)信息（例如套接字句柄、傳送的字節(jié)數(shù)、單I/O數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址等等）
??? ????2.通過單I/O數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)找到接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后將數(shù)據(jù)原封不動(dòng)的發(fā)送到客戶端
??? ????3.再次觸發(fā)一個(gè)WSARecv異步操作

?五種I/O模型的比較
??? ????我會(huì)從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行比較
??? ????*有無(wú)每線程64連接數(shù)限制
??? ????如果在選擇模型中沒有重新定義FD_SETSIZE宏，則每個(gè)fd_set默認(rèn)可以裝下64個(gè)SOCKET。同樣的，受MAXIMUM_WAIT_OBJECTS宏的影響，事件選擇、用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O都有每線程最大64連接數(shù)限制。如果連接數(shù)成千上萬(wàn)，則必須對(duì)客戶端套接字進(jìn)行分組，這樣，勢(shì)必增加程序的復(fù)雜度。
??? ????相反，異步選擇、用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O和完成端口不受此限制。

???????*線程數(shù)
??? ????除了異步選擇以外，其他模型至少需要2個(gè)線程。一個(gè)主線程和一個(gè)輔助線程。同樣的，如果連接數(shù)大于64，則選擇模型、事件選擇和用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O的線程數(shù)還要增加。

???????*實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度
??? ????我的個(gè)人看法是，在實(shí)現(xiàn)難度上，異步選擇<選擇<用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O<事件選擇<完成端口<用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O

??? ????*性能
??? ????由于選擇模型中每次都要重設(shè)讀集，在select函數(shù)返回后還要針對(duì)所有套接字進(jìn)行逐一測(cè)試，我的感覺是效率比較差；完成端口和用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O基本上不涉及全局?jǐn)?shù)據(jù)，效率應(yīng)該是最高的，而且在多處理器情形下完成端口還要高一些；事件選擇和用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O在實(shí)現(xiàn)機(jī)制上都是采用WSAWaitForMultipleEvents，感覺效率差不多；至于異步選擇，不好比較。所以我的結(jié)論是:選擇<用事件通知實(shí)現(xiàn)的重疊I/O<事件選擇<用完成例程實(shí)現(xiàn)的重疊I/O<完成端口

轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/20111564/1416745

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Windows Socket五种I/O模型的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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