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WinSocket I/O五种模型
2010年03月22日 星期一 10:46
首先得弄清楚同步、异步、阻塞、非阻塞的概念。
同步和异步是针对通讯的工作模式，阻塞和非阻塞是指socket的I/O操作。
实际上对于socket，只存在阻塞和非阻塞，同步与异步是在程序实现上有所不同。
以阻塞的方式执行recv函数，在没有收到数据前，此函数是不会返回的，所以这很容易执行函数的线程处于等待I/O上的数据状态，然后被挂起。非阻塞就不一样，执行recv时候不管有没有数据都立即返回，有数据时返回数据，没数据时返回错误。非阻塞可以带来程序的高效，也带来了写程序中必须注意的地方，非阻塞情况下，发送与接收数据时候，要用户自己管理自己的缓冲区，并且要记录发送与接受的位置，因为很可能发送与接受数据的任务不能一次完成，需要多次调用send和recv才可以完成。
本来同步异步是用来表示通讯模式的，通信的同步，主要是指客户端在发送请求后，必须得在服务端有回应后才发送下一个请求。所以这个时候的所有请求将会在服务端得到同步。通信的异步，指客户端在发送请求后，不必等待服务端的回应就可以发送下一个请求，这样对于所有的请求动作来说将会在服务端得到异步，这条请求的链路就象是一个请求队列，所有的动作在这里不会得到同步的。但是个人感觉，在说到socket的同步异步时候，同步跟阻塞概念差不多，都是有了结果才返回，异步则是告诉系统我要recv数据，然后马上返回，等待数据来了后，系统跟程序说数据到了，然后程序再recv数据。引用在网上看到的比较好的描述“阻塞 block 是指，你拨通某人的电话，但是此人不在，于是你拿着电话等他回来，其间不能再用电话。同步大概和阻塞差不多。非阻塞 nonblock 是指，你拨通某人的电话，但是此人不在，于是你挂断电话，待会儿再打。至于到时候他回来没有，只有打了电话才知道。即所谓的“轮询 / poll”。异步是指，你拨通某人的电话，但是此人不在，于是你叫接电话的人告诉那人(leave a message)，回来后给你打电话（call back）。”


显然，异步要高效一些。在Winsock中实现异步的方法有很多，Winsock工作模型有下面六种
    一：select模型
    二：WSAAsyncSelect模型
    三：WSAEventSelect模型
    四：Overlapped I/O 事件通知模型
    五：Overlapped I/O 完成例程模型
    六：IOCP模型

从一到六越来越高级，越来越高效，实现越来越复杂。曾在网上看到一些比喻用来很好的说明这些模型，在这里引用一下。

老陈有一个在外地工作的女儿，不能经常回来，老陈和她通过信件联系。他们的信会被邮递员投递到他们的信箱里。
一：select模型


老陈非常想看到女儿的信。以至于他每隔10分钟就下楼检查信箱，看是否有女儿的信~~~~~
在这种情况下，“下楼检查信箱”然后回到楼上耽误了老陈太多的时间，以至于老陈无法做其他工作。


二：WSAAsyncSelect模型


后来，老陈使用了微软公司的新式信箱。这种信箱非常先进，一旦信箱里有新的信件，盖茨就会给老陈打电话：喂，大爷，你有新的信件了！从此，老陈再也不必频繁上下楼检查信箱了，牙也不疼了，你瞅准了，蓝天......不是，微软~~~~~~~~


三：WSAEventSelect模型


后来，微软的信箱非常畅销，购买微软信箱的人以百万计数......以至于盖茨每天24小时给客户打电话，累得腰酸背痛，喝蚁力神都不好使~~~~~~
微软改进了他们的信箱：在客户的家中添加一个附加装置，这个装置会监视客户的信箱，每当新的信件来临，此装置会发出“新信件到达”声，提醒老陈去收信。盖茨终于可以睡觉了。


四：Overlapped I/O 事件通知模型


后来，微软通过调查发现，老陈不喜欢上下楼收发信件，因为上下楼其实很浪费时间。于是微软再次改进他们的信箱。新式的信箱采用了更为先进的技术，只要用户告诉微软自己的家在几楼几号，新式信箱会把信件直接传送到用户的家中，然后告诉用户，你的信件已经放到你的家中了！老陈很高兴，因为他不必再亲自收发信件了！


五：Overlapped I/O 完成例程模型


老陈接收到新的信件后，一般的程序是：打开信封----掏出信纸----阅读信件----回复信件......为了进一步减轻用户负担，微软又开发了一种新的技术：用户只要告诉微软对信件的操作步骤，微软信箱将按照这些步骤去处理信件，不再需要用户亲自拆信/阅读/回复了！老陈终于过上了小资生活！


六：IOCP模型


微软信箱似乎很完美，老陈也很满意。但是在一些大公司情况却完全不同！这些大公司有数以万计的信箱，每秒钟都有数以百计的信件需要处理，以至于微软信箱经常因超负荷运转而崩溃！需要重新启动！微软不得不使出杀手锏......
微软给每个大公司派了一名名叫“Completion Port”的超级机器人，让这个机器人去处理那些信件！