IOCP创建
转自：http://www.cmnsoft.com/wordpress/?p=248 感谢原作者。我在此整理一下：
完成端口（IOCP）是WINDOWS平台上特有的一种技术。要使用IOCP技术，就要用到微软的WSA（windows socket api)。
进行网络编程的套接口（socket)有UNIX套接口、伯克利套接口、WSA。其中使用最多的是伯克利套接口，因为他可在UNIX、WINDOWS、OS/2等计算机上使用。WSA套接口比伯克利套接口多了WSA三个字母。
伯克利套接口：socket()、recv()、send()等。
WSA套接口：WSASocket()、WSARecv()、WSASend()等。
WSA2.0还增加了很多新的功能函数。IOCP要在WSA2.0以上才能实现，所以我们要检查我们的系统是否支持WSA2.0（现在大部份都支持）。
IOCP的过程是，建立一个线程池（通常是有几个处理核心就创建几个线程。然后等待I/O操作提出，每一个链接进来的SOCKET分配一个线程去处理，处理完释放线程）。因为他是等待系统I/O操作的提出，而不是主动去轮询端口，所以他比传统方法更有效率。另外I/O的速度比CPU慢，而在IOCP里，数据是否传送到了由I／O提出，CPU只管处理数据问题，而不用轮询I/O端口，所以CPU的使用更高效。
还有一点，IOCP一般用TCP链接服务器，当然他也可以做UDP。为什么用IOCP做UDP少呢。我觉得理由很简单，因为UDP比较适合局域网内使用，IOCP是处理大规模链接用的，比如上千人的连网游戏，而且需要同时管理几百、上千个套接字时才使用。而在局域网里很少出现这种情况。所以，我觉得ICOP还是适合TCP链接。
IOCP经常用到的函数：
//创建一个完成端口
HANDLE CreateIoCompletionProt( HANDLE FileHandle, //socket接口 HANDLE ExistingCompletionPort, //指定一个现有的IOCP DWORD CompletionKey, //指定要与某个特定套接字关联在一起的数据。 DWORD NumberOfConcurrentThreads //一个IOCP上能同时执行几个线程，通常是0， 让系统根据核心数情况来定。 ) //获取完成端口队列的状态。 BOOL GetQueuedCompletionStatus( HANDLE CompletionPort, //一个等待的完成端口。 LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred, // I/O操作后实际接收或发送的字节数。 LPDWORD lpCompletionkey, //CreateioCompletionProt中的completionkey。 LPOVERLAPPED* lpOVerlapped, //接收完成的I/o操作的重叠结果。 DWORD dwMilliseconds //调用者喜欢等待一个数据包在IOCP上出现的时间 //设为INFINTE，则无休止等待。 ) //向完成端口线程发出指示“立即结束并退出” BOOL PostQueuedCompletionStatus( HANDLE CompletionPort, //想退出的完成端口 DWORD dwNumbetOfBytesTransferred, DWORD dwCompletionKey, LPOVERLAPPED lpOverlapped ) 后面三个参数的解释跟GetQueuedCompletionStatus是一样的。 //接收活动SOCKET SOCKET WSAAPI WSAAccept ( SOCKET s, //监听一个套接口。 struct sockaddr FAR * addr, //通讯地址族 int FAR * addrlen, //通讯地址族长度 LPCONDITIONPROC lpfnCondition, //用户提供的条件函数的进程实例地址。 //该函数根据参数传入的调用者信息作出接受或拒绝的决定 DWORD dwCallbackData //作为条件函数参数返回给应用程序的回调数据。 ) //向套接字发送数据 int WSAAPI WSASend ( SOCKET s, //发送目的套接字 LPWSABUF lpBuffers, //发送数据缓冲区,这是个指针数组。存多组缓冲区 DWORD dwBufferCount, // lpBuffers包含缓冲区数 LPDWORD lpNumberOfBytesSent, //已发送字节数 int iFlags, //标志位 LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, //WSAOVERLAPPED结构的指针 LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine //发送操作完成后调用的完成例程的指针 ) //返回已发送字节数 //向套接字接送数据 int WSARecv( SOCKET s, //接收数据的套接字 LPWSABUF lpBuffers, // 接收缓冲区 DWORD dwBufferCount, // lpBuffers中WSABUF结构的数量 LPDWORD lpNumberOfBytesRecvd, // 如果接收操作立即完成， //这里会返回函数调用所接收到的字节数 LPDWORD lpFlags, // 通常设置为0 LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, // “绑定”的重叠结构 LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine // 完成例程中将会用到的参数，我们这里设置为 NULL ) //返回WSA_IO_PENDING表示成功
IOCP服务端的设计大概按下面几个步骤来完成。
第一步：初始化WSA2.0并创建一个套接字。
第二步：创建一个完成端口。
第三步：根据系统CPU个数创建完成处理线程。
第四步：监听套接字申请接入，并将申请进来的套接字加入完成端口队列。（由那个线程负责执行是完成端口自已完成的，不用管。
而处理线程要做的事只有两件：
第1件：端口是否有数据传输产生。
第2件：如果有检查是发送还是接收，并做相应处理。
为了方便主进程跟线程间传递数据，我们通常会建立一个数据结构来传递数据。
比如我们建立一个IOCP_STR的结构体。
struct IOCP_STR
{
OVERLAPPED overlapped; //这个是必须的。把结构构造为OVERLAPPED指针。
WSABUF DataBuf; //数据指针，指向下面的buf
char buf[BUF_SIZE]; //数据区大小
DWORD sendbytes; //要发送多少个字节
DWORD recvbytes; //要接收多少个字节
}
我们写一个IOCP服务器，他的作用是把客户端的发送过来的信息回送过去。这个程序分为四个部份
第一部分：定义传输数据的结构体。
#define BUF_SIZE 2048
//传输数据信息
struct IOCP_DATA
{
OVERLAPPED overlapped;
WSABUF dataBuf;
char buf[BUF_SIZE];
DWORD recvbytes;
DWORD sendbytes;
};
//socket信息
struct IOCP_SOCKET
{
SOCKET m_socket;
};
第二部分：服务线程处理
//服务器处理线程
DWORD WINAPI ServerThread(LPVOID CompletionPort)
{
IOCP_SOCKET* m_Socket = NULL;
IOCP_DATA* m_IocpData = NULL;
DWORD m_BytesTransferred=0;
DWORD Flags = 0;
DWORD m_TransBytes = 0;
HANDLE m_CompletionPort = CompletionPort;
while(1)
{
if(GetQueuedCompletionStatus(m_CompletionPort,&m_BytesTransferred,
(LPDWORD)&m_Socket,(LPOVERLAPPED*)&m_IocpData,INFINITE)==0)
{
printf("getQueued error!\n");
}
if(m_BytesTransferred == 0)
{
continue;
}
if(m_IocpData->recvbytes == 0)
{
//准备接收数据
m_IocpData->recvbytes = m_BytesTransferred;
m_IocpData->sendbytes = 0;
}
else
{
//准备发送数据
m_IocpData->sendbytes += m_BytesTransferred;
}
//如果有数据没有发送，则发送出去
if(m_IocpData->recvbytes > m_IocpData->sendbytes)
{
printf("send bytes...\n");
ZeroMemory(&(m_IocpData->overlapped),sizeof(OVERLAPPED));
//计算要发送字节数和起始地址
m_IocpData->dataBuf.buf = m_IocpData->buf + m_IocpData->sendbytes;
m_IocpData->dataBuf.len = m_IocpData->recvbytes - m_IocpData->sendbytes;
if(WSASend(m_Socket->m_socket,&(m_IocpData->dataBuf),1,&m_TransBytes,0,
&(m_IocpData->overlapped),NULL)==SOCKET_ERROR)
{
printf("send bytes error!\n");
return 0;
}
}
else
{
//如果数据已经发送完，则等待接收新据
printf("recv bytes...\n");
m_IocpData->recvbytes = 0;
ZeroMemory(&(m_IocpData->overlapped),sizeof(OVERLAPPED));
m_IocpData->dataBuf.len = BUF_SIZE;
m_IocpData->dataBuf.buf = m_IocpData->buf;
if(WSARecv(m_Socket->m_socket,&(m_IocpData->dataBuf),1,&m_TransBytes,
&Flags,&(m_IocpData->overlapped),NULL)==SOCKET_ERROR)
{
if(WSAGetLastError()!= ERROR_IO_PENDING)
printf("thread recv error\n");
}
}
}
return 0;
}
第三部分：IOCP类
class NIOCP
{
public:
SOCKET m_ServerSocket;
HANDLE m_CompletionPort;
int num_Cores;
private:
// 检查是否支持2.0
bool TestVersion()
{
WSADATA wsaData;
WORD version = MAKEWORD(2,0);
//初始化WinSock DLL库
int ret = WSAStartup(version,&wsaData);
if(ret!=0)
return false;
return true;
}
public:
void CleanClient()
{
closesocket(m_ServerSocket);
WSACleanup();
}
int GetNumCore()
{
SYSTEM_INFO SystemInfo;
GetSystemInfo(&SystemInfo);
num_Cores = SystemInfo.dwNumberOfProcessors;
return num_Cores;
}
bool InitIOCP()
{
IOCP_SOCKET* m_HandleSocket;
IOCP_DATA* m_IocpData;
if(TestVersion()==false)
{
printf("require WSA 2.0\n");
}
//创建完成端口
m_CompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,NULL,0,0);
if(m_CompletionPort==NULL)
{
printf("create completionport error\n");
}
DWORD threadID=0;
//创建服务端处理线程
int n=0;
for(n=0;n<num_Cores;n++)
{
HANDLE threadHandle;
threadHandle = CreateThread(NULL,0,ServerThread,
m_CompletionPort,0,&threadID);
if(threadHandle==NULL)
{
printf("create thread error!\n");
}
CloseHandle(threadHandle);
}
//创建服务端socket
m_ServerSocket = WSASocket(AF_INET,SOCK_STREAM,0,
NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);
if(m_ServerSocket == INVALID_SOCKET)
{
printf("Init Socket error!\n");
}
//初始化socket的网络地址
sockaddr_in m_addr;
m_addr.sin_family = AF_INET;
m_addr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
m_addr.sin_port = htons(10001);
bind(m_ServerSocket,(PSOCKADDR)&m_addr,sizeof(m_addr));
listen(m_ServerSocket,10);
SOCKET m_TempSocket;
while(true)
{
struct sockaddr_in client_address;
int address_len = sizeof(client_address);
//捕获申请链接的socket
m_TempSocket = WSAAccept(m_ServerSocket,
(struct sockaddr*)(&client_address),&address_len,NULL,0);
printf("client IP:%s connected!\n",inet_ntoa(client_address.sin_addr));
//给数据分配空间，并加入完成端口队列
m_HandleSocket = (IOCP_SOCKET*)GlobalAlloc(GPTR,sizeof(IOCP_SOCKET));
m_HandleSocket->m_socket = m_TempSocket;
if(CreateIoCompletionPort((HANDLE)m_TempSocket,m_CompletionPort,
(DWORD)m_HandleSocket,0)==NULL)
{
printf("create iocp error!\n");
return false;
}
m_IocpData = (IOCP_DATA*)GlobalAlloc(GPTR,sizeof(IOCP_DATA));
ZeroMemory(&(m_IocpData->overlapped),sizeof(OVERLAPPED));
m_IocpData->sendbytes = 0;
m_IocpData->recvbytes = 0;
m_IocpData->dataBuf.len = BUF_SIZE;
m_IocpData->dataBuf.buf = m_IocpData->buf;
DWORD Flag = 0;
DWORD TransBytes = 0;
if(WSARecv(m_TempSocket,&(m_IocpData->dataBuf),1,&TransBytes,
&Flag,&(m_IocpData->overlapped),NULL)==SOCKET_ERROR)
{
if(WSAGetLastError()!= ERROR_IO_PENDING)
printf("recv error\n");
}
}
return true;
}
};
第四部分：主程序调用
int main()
{
NIOCP* S_IOCP=new NIOCP;
printf("CPU CORES:%d\n",S_IOCP->GetNumCore());
if(false==S_IOCP->InitIOCP())
{
printf("Init IOCP error!\n");
}
getch();
return 0;
}
以上四部份代码都写到一个CPP里面，当然你也可以分开几个CPP来写。运行结果是一样的。
最后我们启动第一节中TCP的客户端程序来检验一下服务器程序。
IOCP服务程序
客户端我们用之前TCP的客户程序
可以看到，当客户发送链接申请给服务器，并传送数据给服务器后，服务线程将信息回发给客户，然后就继续等待接收新的数据传入。