Winsock I/O系列3: Overlapped I/O

王朝vc·作者佚名  2006-01-09
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重叠I/O也是一种异步I/O,同样也支持Win32的其它对象,当然在Winsock中可以发挥很大的作用。使用Overlapped开发支持一定数量的Socket的应用,效率是相当很高的。但就我个人的观点,在Win32下做网络应用的开发,如果要支持100个以上的Socket的话,还是考虑Completion Port I/O。要求支持Socket最好是100个以下,我是基于这样考虑的:Overlapped是通过多线程支持多Socket的,如果开辟的线程太多的话,势必影响了系统的性能;Completion Port I/O可以更好支持大量的客户端。这两种在Windows下具有高效率的I/O都不支持Windows CE及其它平台。我在这里说一下在开发网络应用时什么时候用Overlapped I/O 模型:准备在Win98和以上版本或WinNT3.1和以上版本做开发,且要求支持Socket最好在100个以下。另外在串口开发中,考虑效率问题,有很多地方用到了Overlapped I/O。

Overlapped I/O主要涉及一个数据结构Overlapped(Winsock中是WSAOverlapped)和一个函数WSAGetOverlappedResult(..)。

Overlapped I/O执行步骤很清晰,只要下面三步:

(1) 应用先通过WSASend或WSARecv(不知道有没有其它的请求,我只用过这两个函数),注意要向两者转入WSAOverlapped参数,

表示,执行的是Overlapped操作;

(2)在一个循环中,调用GetOverlappedResult(..)等待操作完成,GetOverlappedResult返回时,进行相应的处理,如处理数据;

(3) 最后,还在(2)循环中,发送另外一个请求(WSASend或WSARecv),重复处理(2)、(3)两步。

第一步中执行WSASend或WSARecv时,函数立即返回,得到SOCKET_ERROR信息且此时WSAGetErrorLast返回WSA_IO_PENDING,说明调用已成功,Winsock正在处理WSASend或WSARecv的请求。个人认为Winsock在内部开辟了新的线程处理,应用程序不用管理多线程,达到异步的目的,有利于性能的提高。WSASend或WSARecv也可能返回"0",表示立即成功,这时,应用还是可以在WSAGetOverlappedResult()处等待,处理过程与上面是一样的;也就是说我们不须要马上在WSASend或WSARecv进行相关的处理。

WSAGetOverlappedResult返回FASLE且WSAGetLastError返回WSA_IO_INCOMPLETE,表示处理正在进行中。

下面我给出支持单个Socket及支持多个Socket的Console程序代码。先来看看支持单个Socket的程序,考虑到代码简洁性,只给一个框架,同时不进行出错处理。

int main()

{

WSAOVERLAPPED Overlapped;

// 启动Winsock及建立监听套接字

listen(hListenSocket, 5);

hClientSocket = accept(hListenSocket, NULL, NULL);

ZeroMemory(&Overlapped, sizeof(WSAOVERLAPPED));

nResult = WSARecv(...); // 发出请求

for (; ;)

{

bResult = WSAGetOverlappedResult(...);

// 函数返回后进行相应的处理

nResult = WSARecv(...); // 发出另外一个请求

}

}

上面的程序只是想说明一下过程,程序没有实现什么功能。这样做的目的是节约字数,用来说明我下面支持多个Socket的Console应用。请继续看。

先看一个自定义的结构体,单句柄数据结构,通过该结构,主线程与某个特定的子线程中的套接字相互联系。

typedef struct _PER_HANDLE_DATA

{

SOCKET hSocket; // 主键:通信套接字

char szClientIP[16];// 自定义字段:客户端地址

int nOperateType; // 自定义字段:操作类型

}PER_HANDLE_DATA, FAR* LPPER_HANDLE_DATA;

在上面的结构中还可以加入自己需要的字段。在我下面的例子程序中,szClientIP是用来保存连接上来的客户端的IP的,这样在主线程将这个结构体传给子线程后,在子线程中根据客户端IP就知道目前处理的是哪个客户端了。下面是程序的大部分,同样除去一些简单的出错输出。

#define LISTEN_PORT 5000

#define DATA_BUFSIZE 8192

#define POST_RECV 0X01

#define POST_SEND 0X02

int main( )

{

LPPER_HANDLE_DATA lpPerHandleData;

SOCKET hListenSocket;

SOCKET hClientSocket;

SOCKADDR_IN ClientAddr;

int nAddrLen;

HANDLE hThread;

// Start WinSock and create a listen socket.

listen(hListenSocket, 5);

for (; ;)

{

nAddrLen = sizeof(SOCKADDR);

hClientSocket = accept(hListenSocket, (LPSOCKADDR)&ClientAddr, &nAddrLen);

lpPerHandleData = (LPPER_HANDLE_DATA)malloc(sizeof(PER_HANDLE_DATA));

lpPerHandleData->hSocket = hClientSocket;

// 注意这里将连接的客户端的IP地址,保存到了lpPerHandleData字段中了

strcpy(lpPerHandleData->szClientIP, inet_ntoa(ClientAddr.sin_addr));

// 为本次客户请求产生子线程

hThread = CreateThread(

NULL,

0,

OverlappedThread,

lpPerHandleData, // 将lpPerHandleData传给子线程

0,

NULL

);

CloseHandle(hThread);

}

return 0;

}

DWORD WINAPI OverlappedThread(LPVOID lpParam)

{

LPPER_HANDLE_DATA lpPerHandleData = (LPPER_HANDLE_DATA)lpParam;

WSAOVERLAPPED Overlapped;

WSABUF wsaBuf;

char Buffer[DATA_BUFSIZE];

BOOL bResult;

int nResult;

ZeroMemory(&Overlapped, sizeof(WSAOVERLAPPED));

wsaBuf.buf = Buffer;

wsaBuf.len = sizeof(Buffer);

lpPerHandleData->nOperateType = POST_RECV; // 记录本次操作是Recv(..)

dwFlags = 0;

nResult = WSARecv(

lpPerHandleData->hSocket, // Receive socket

&wsaBuf, // 指向WSABUF结构的指针

1, // WSABUF数组的个数

&dwNumOfBytesRecved, // 存放当WSARecv完成后所接收到的字节数

&dwFlags, // A pointer to flags

&Overlapped, // A pointer to a WSAOVERLAPPED structure

NULL // A pointer to the completion routine,this is NULL

);

if ( nResult == SOCKET_ERROR && GetLastError() != WSA_IO_PENDING)

{

printf("WSARecv(..) failed.\n");

free(lpPerHandleData);

return -1;

}

while (TRUE)

{

bResult = WSAGetOverlappedResult(

lpPerHandleData->hSocket,

&Overlapped,

&dwBytesTransferred, // 当一个同步I/O完成后,接收到的字节数

TRUE, // 等待I/O操作的完成

&dwFlags

);

if (bResult == FALSE && WSAGetLastError() != WSA_IO_INCOMPLETE)

{

printf("WSAGetOverlappdResult(..) failed.\n");

free(lpPerHandleData);

return 0; // 错误退出

}

if (dwBytesTransferred == 0)

{

printf("客户端已退出,将断开与之的连接!\n");

closesocket(lpPerHandleData->hSocket);

free(lpPerHandleData);

break;

}

// 在这里将接收到的数据进行处理

printf("Received from IP: %s.\ndata: %s\n", lpPerHandleData->szClientIP, wsaBuf.buf);

// 发送另外一个请求操作

ZeroMemory(&Overlapped, sizeof(WSAOVERLAPPED));

lpPerHandleData->nOperateType = POST_RECV;

dwFlags = 0;

nResult = WSARecv(...);

if (...){}

}

return 1;

}

程序结构比较清晰,lpPerHandleData是主线程与子线程联系的纽带,子线程是通过这个结构获得所处理客户端的情况的。在不同的应用中可以将这个结构定义成不同的形式,以符合所实现应用的需要。注意结构体的nOperateType在GetOverlappedResult返回时用到,可以根据这个字段确定我们下一步的操作。请朋友们多提意见了。

 
 
 
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