socket模型有哪几种,简述socket通信模型
套接字模型的详细说明
两种输入/输出模式
1.选择模型
二。异步选择
三。事件选择
四。重叠输入输出模型
5.完成端口模型
五种输入输出模型的比较
两种输入/输出模式
1.两种输入/输出模式
阻塞模式：I/O操作会一直等到完成，控制权不会交给程序。默认情况下，套接字被阻止。可以用多线程技术处理。
非阻塞模式：当执行I/O操作时，Winsock函数将返回并移交控制权。这种模式使用起来比较复杂，因为函数还没完成就返回了，而且会不断返回WSAEWOULDBLOCK错误。但是很强大。
如果你想在Windows平台上构建服务器应用，那么I/O模型是你必须考虑的。Windows操作系统提供了五种I/O模式：选择、异步选择、事件选择、重叠I/O和完成端口。每个模型都适合特定的应用场景。程序员应该非常清楚自己的应用需求，考虑到程序的扩展性和可移植性，做出自己的选择。
我将用一个响应反射服务器来介绍这五个I/O模型(同《Windows网络编程》的第八章)。
我们假设客户端的代码如下(代码很直观，省略了所有的错误检查，下同):
客户
#包括WINSOCK2。H
#包含stdio.h
#定义服务器地址 137.117.2.148
#定义端口5150
#定义MSGSIZE 1024
#pragma注释(lib， ws2_32.lib )
int main()
{
WSADATA wsaData
套接字sClient
SOCKADDR_IN服务器；
char SZ message[msg size]；
int ret
//初始化Windows套接字库
WSAStartup(0x0202，wsa data)；
//创建客户端套接字
sClient=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，IP proto _ TCP)；
//连接到服务器
memset( server，0，sizeof(SOCKADDR _ IN))；
server.sin _ family=AF _ INET
server.sin_addr。S_un。S_addr=inet_addr(服务器地址)；
server . sin _ PORT=htons(PORT)；
connect(sClient，(struct sockaddr *) server，sizeof(SOCKADDR _ IN))；
while(真)
{
printf( Send:)；
gets(SZ message)；
//发送消息
send(sClient，szMessage，strlen(szMessage)，0)；
//接收消息
ret=recv(sClient，szMessage，MSGSIZE，0)；
SZ message[ret]= \ 0 ；
printf( Received[% d bytes]: % s \ n ，ret，SZ message)；
}
//清理
close socket(s client)；
WSACleanup()；
返回0；
}
客户端做的事情非常简单，创建套接字，连接到服务器，然后不断地发送和接收数据。
一个容易想到的服务器模型是采用一个主线程，负责监听一个客户端的连接请求。在接收到客户端的连接请求后，它会创建一个套接字和一个专用于与客户端通信的辅助线程。以后客户端和服务器的交互都是在这个worker线程中完成的。这种方法直观，程序非常简单，可移植性强，但是不能利用平台相关的特性。例如，如果连接数增加(成千上万个连接)，线程数会成倍增加，操作系统会忙于频繁的线程间切换，大部分线程在其生命周期内都是不活动的，这将极大地浪费系统的资源。所以，如果你已经知道你的代码只会在Windows平台上运行，建议采用Winsock I/O模型。
1.选择模型
Select模型是Winsock中最常见的I/O模型。它被称为“选择模型”，因为它的“中心思想”是通过使用选择函数来管理I/O。起初，该模型是为一些使用UNIX操作系统的计算机设计的，UNIX操作系统采用了Berkeley套接字方案。选择模型已经集成到Winsock 1.1中，它使希望避免在套接字调用期间被无辜“锁定”的应用程序能够同时有序地管理多个套接字。因为Winsock 1.1是向后兼容Berkeley socket实现的，如果一个Berkeley socket应用程序使用了select函数，理论上来说，不需要做任何修改就可以正常运行。(摘自《Windows网络编程》第八章)
下面的这段程序就是利用选择模型实现的回声服务器的代码（已经不能再精简了):
回声服务器
#包含winsock.h
#包含标准视频
#定义端口5150
#定义MSGSIZE 1024
#杂注注释(库， ws2_32.lib )
int g _ iTotalConn=0；
SOCKET g _ CliSocketArr[FD _ SETSIZE]；
DWORD WINAPI工作线程(LPVOID LP参数)；
int main()
{
WSADATA wsaData
套接字侦听，客户端
SOCKADDR_IN本地，客户端；
int iaddrSize=sizeof(SOCKADDR _ IN)；
DWORD dwThreadId
//初始化Windows操作系统套接字库
WSAStartup(0x0202，wsa数据)；
//创建监听套接字
sListen=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，IP proto _ TCP)；
//绑定
本地地址.S_un .s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；
local.sin家庭=AF _ INET
本地的。sin _ PORT=htons(PORT)；
bind(sListen，(struct sockaddr *) local，sizeof(SOCKADDR _ IN))；
//听着
听(sListen，3)；
//创建工作线程
CreateThread(NULL，0，WorkerThread，NULL，0，dw threadid)；
而(真)
{
//接受连接
sClient=accept(sListen，(struct sockaddr *) client，iaddrSize)；
printf(接受的客户端：%s:%d\n ，inet_ntoa(client.sin_addr)，ntohs(client。sin _ port))；
//将套接字添加到g_CliSocketArr
g _ CliSocketArr[g _ iTotalConn]=s客户端；
}
返回0;
}
DWORD WINAPI工作线程(LPVOID lpParam)
{
int I；
fd _ set fdread
内部ret
struct timeval tv={1，0 }；
char SZ消息[消息大小]；
而(真)
{
FD _ ZERO(FD读取)；//将fdread初始化空集
for(I=0；i g _ iTotalConn我)
{
FD_SET(g_CliSocketArr，FD read)；//将要检查的套接口加入到集合中
}
//我们只关心读取事件
ret=select(0，fdread，NULL，NULL，TV)；//每隔一段时间，检查可读性的套接口
if (ret==0)
{
//时间过期
继续；
}
for(I=0；i g _ iTotalConn我)
{
if (FD_ISSET(g_CliSocketArr，fdread))//如果可读
{
//g _ CliSocketArr上发生了读取事件
ret=recv(g_CliSocketArr，szMessage，MSGSIZE，0)；
if(ret==0 (ret==SOCKET _ ERROR WSAGetLastError()==WSAECONNRESET))
{
//客户端套接字关闭
printf(客户端套接字%d已关闭. \n ，g _ CliSocketArr)；
关闭套接字(g _ CliSocketArr)；
if (i g_iTotalConn - 1)
{
g _ CliSocketArr[I-]=g _ CliSocketArr[-g _ iTotalConn]；
}
}
其他
{
//我们收到了来自客户端的消息
SZ message[ret]= \ 0 ；
send(g_CliSocketArr，szMessage，strlen(szMessage)，0)；
}
}
}
}
返回0;
}
服务器的几个主要动作如下：
1.创建监听套接字，绑定，监听；
2.创建工作者线程；
3.创建一个套接字数组，用来存放当前所有活动的客户端套接字，每接受一个连接就更新一次数组；
4.接受客户端的连接。
这里有一点需要注意的，就是我没有重新定义FD_SETSIZE宏，所以服务器最多支持的并发连接数为64。而且，这里决不能无条件的接受，服务器应该根据当前的连接数来决定是否接受来自某个客户端的连接。一种比较好的实现方案就是采用运行函数函数，而且让运行函数回调自己实现的条件函数。如下所示：
（同Internationalorganizations）国际组织回调条件Func(LPWSABUF lpCallerId，LPWSABUF lpCallerData，LPQOS lpSQOS，LPQOS lpGQOS，LPWSABUF lpcalleid，LPWSABUF lpCalleeData，GROUP FAR * g，DWORD dwCallbackData)
{
如果（当前连接数FD_SETSIZE)
返回CF _接受
其他
返回CF _拒绝
}
工作者线程里面是一个死循环，一次循环完成的动作是：
1.将当前所有的客户端套接字加入到读集fdread中；
2.调用挑选函数；
3.查看某个套接字是否仍然处于读集中，如果是，则接收数据。如果接收的数据长度为0,或者发生WSAECONNRESET错误，则表示客户端套接字主动关闭，这时需要将服务器中对应的套接字所绑定的资源释放掉，然后调整我们的套接字数组（将数组中最后一个套接字挪到当前的位置上)
除了需要有条件接受客户端的连接外，还需要在连接数为0的情形下做特殊处理，因为如果读集中没有任何套接字，选择函数会立刻返回，这将导致工作者线程成为一个毫无停顿的死循环，CPU的占用率马上达到100%。
关系到套接字列表的操作都需要使用循环，在轮询的时候，需要遍历一次，再新的一轮开始时，将列表加入队列又需要遍历一次。也就是说，选择在工作一次时，需要至少遍历2次列表，这是它效率较低的原因之一。在大规模的网络连接方面，还是推荐使用完成端口或使用模型。但是挑选模型可以使用在诸如对战类游戏上，比如类似星际这种，因为它小巧易于实现，而且对战类游戏的网络连接量并不大。
对于挑选模型想要突破Windows 64个限制的话，可以采取分段轮询，一次轮询64个。例如套接字列表为128个，在第一次轮询时，将前64个放入队列中用挑选进行状态查询，待本次操作全部结束后。将后64个再加入轮询队列中进行轮询处理。这样处理需要在非阻塞式下工作。以此类推，选择也能支持无限多个。
二。异步选择
网络编程接口提供了一个有用的异步输入-输出模型。利用这个模型，应用程序可在一个套接字上，接收以Windows操作系统操作系统消息为基础的网络事件通知。具体的做法是在建好一个套接字后，调用模式函数。该模型最早出现于网络编程接口的1.1版本中，用于帮助应用程序开发者面向一些早期的16位Windows操作系统操作系统平台（如用于工作组的Windows)，适应其"落后"的多任务消息环境。应用程序仍可从这种模型中得到好处，特别是它们用一个标准的Windows操作系统操作系统例程（常称为WndProc’)，对窗口消息进行管理的时候。该模型亦得到了微软基础班（微软基本类，MFC)对象套接字的采纳。(节选自《Windows网络编程》 第八章)
我还是先贴出代码，然后做详细解释：
#包含winsock.h
#包含查尔. h
#定义端口5150
#定义MSGSIZE 1024
#定义WM_SOCKET WM_USER 0
#杂注注释(库， ws2_32.lib )
LRESULT回调WndProc(HWND，UINT，WPARAM，LPARAM)；
int WINAPI WinMain(h instance h instance，HINSTANCE hPrevInstance，PSTR szCmdLine，int iCmdShow)
{
静态TCHAR SZ appname[]=_ T(异步选择模型)；
窗口句柄
味精味精；
WNDCLASS wndclass
wnd类。style=CS _ HREDRAW CS _ VREDRAW
wndclass.lpfnWndProc=WndProc
wnd类。cbclsextra=0；
wnd类。cbwndextra=0；
wnd类。h实例=h实例；
wndclass.hIcon=LoadIcon (NULL，IDI _应用);
wnd类。hcursor=load cursor(NULL，IDC _ ARROW)；
wnd类。HBR背景=(HBRUSH)GetStockObject(WHITE _ BRUSH)；
wndclass.lpszMenuName=NULL
wnd类。lpszclassname=SZ appname
如果(!RegisterClass( wndclass))
{
MessageBox(空，文本(该程序需要Windows NT！)，szAppName，MB _ icon错误)；
返回0;
}
hwnd=CreateWindow (szAppName，//窗口类名
文本( AsyncSelect Model )，//窗口标题
WS_OVERLAPPEDWINDOW，//窗口样式
CW_USEDEFAULT，//初始x位置
CW_USEDEFAULT，//初始y位置
CW_USEDEFAULT，//初始x大小
CW_USEDEFAULT，//初始y尺寸
空，//父窗口句柄
空，//窗口菜单句柄
hInstance，//程序实例句柄
NULL)；//创建参数
ShowWindow(hwnd，icmd show)；
更新窗口(hwnd)；
while (GetMessage( msg，NULL，0，0))
{
翻译消息(味精)；
调度消息(消息);
}
返回msg.wParam
}
LRESULT回调WndProc (HWND hwnd，UINT消息，WPARAM wParam，LPARAM lParam)
{
WSADATA wsd
静态套接字滑动；
套接字客户
SOCKADDR_IN本地，客户端；
int ret，iAddrSize=sizeof(client)；
char SZ消息[消息大小]；
开关（消息)
{
案例WM_CREATE:
//初始化Windows操作系统套接字库
WSAStartup(0x0202，wsd)；
//创建监听套接字
sListen=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，IP proto _ TCP)；
//绑定
本地地址.S_un .s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；
local.sin家庭=AF _ INET
本地的。sin _ PORT=htons(PORT)；
bind(sListen，(struct sockaddr *) local，sizeof(local))；
//听着
听(sListen，3)；
//将监听套接字与FD_ACCEPT事件相关联
WSAAsyncSelect(sListen，hwnd，WM_SOCKET，FD _ ACCEPT)；
返回0；
案例WM_DESTROY:
close socket(sListen)；
WSACleanup()；
PostQuitMessage(0)；
返回0；
案例WM_SOCKET:
if(wsagetseletterror(lParam))
{
close socket(wParam)；
打破；
}
Switch (wsagetselect事件(LPARAM))//取低位字节，网络事件
{
案例FD_ACCEPT:
//接受来自客户端的连接
sClient=accept(wParam，(struct sockaddr *) client，iAddrSize)；
//将客户端套接字与FD_READ和FD_CLOSE事件相关联
WSAAsyncSelect(sClient，hwnd，WM_SOCKET，FD _ READ FD _ CLOSE)；
打破；
案例FD_READ:
ret=recv(wParam，szMessage，MSGSIZE，0)；
if(ret==0 ret==SOCKET _ ERROR WSAGetLastError()==WSAECONNRESET)
{
close socket(wParam)；
}
其他
{
SZ message[ret]= \ 0 ；
send(wParam，szMessage，strlen(szMessage)，0)；
}
打破；
案例FD_CLOSE:
close socket(wParam)；
打破；
}
返回0；
}
返回DefWindowProc(hwnd，message，wParam，lParam)；
}
在我看来，WSAAsyncSelect是最简单的Winsock I/O模型(之所以简单，是因为它是由一个主线程完成的)。任何使用原始Windows API编写过窗口应用程序的人都应该能够理解它。在这里，我们需要做的是：
1.在WM_CREATE消息处理函数中，初始化Windows Socket库，创建一个监听套接字，绑定监听，调用WSAAsyncSelect函数，表明我们关心监听套接字上发生的FD_ACCEPT事件；
2.自定义消息WM_SOCKET。一旦我们关心的套接字(监听套接字和客户端套接字)上发生事件，系统会调用WndProc，消息参数设置为WM _ socket
3.在WM_SOCKET的消息处理函数中，分别处理FD_ACCEPT、FD_READ和FD_CLOSE事件；
4.在窗口销毁消息(WM_DESTROY)的处理函数中，我们关闭监控套接字，清除Windows套接字库。
下表列出了WSAAsyncSelect函数的网络事件类型，可以让您更清楚地了解每个网络事件：
表1
FD_READ应用程序希望收到一个关于它是否可读的通知，以便它可以读入数据。
FD_WRITE应用程序希望收到关于它是否可写的通知，以便它可以写入数据。
FD_OOB应用程序想要接收带外(OOB)数据到达的通知。
FD_ACCEPT应用程序想要接收关于传入连接的通知。
FD_CONNECT应用程序希望接收一次性连接或多点连接操作完成的通知。
FD_CLOSE应用程序想要接收关于套接字关闭的通知。
FD_QOS应用程序想要接收套接字的服务质量(QOS)已经改变的通知。
FD_GROUP_QOS应用程序想要接收套接字组的“服务质量”已经改变的通知(它现在是无用的，并且被保留用于套接字组的未来使用)
FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE应用程序希望接收指定方向的路由接口的更改通知。
FD_ADDRESS_LIST_CHANGE应用程序希望接收套接字协议族的本地地址列表更改的通知。
三。事件选择
Winsock提供了另一种有用的异步I/O模型。与WSAAsyncSelect模型类似，它也允许应用程序在一个或多个套接字上接收基于事件的网络事件通知。对于表1中总结的、WSAAsyncSelect模型采用的网络事件，可以原封不动地移植到新模型中。在使用新模型开发的应用程序中，也可以接收和处理所有这些事件。这个模型的主要区别是网络事件将被发送到一个事件对象句柄，而不是一个窗口例程。(摘自《Windows网络编程》第八章)
或者我们先看看代码，然后再分析：
#包含winsock2.h
#包含stdio.h
#定义端口5150
#定义MSGSIZE 1024
#pragma注释(lib， ws2_32.lib )
int g _ iTotalConn=0；
SOCKET g _ CliSocketArr[MAXIMUM _ WAIT _ OBJECTS]；
wsa event g _ CliEventArr[MAXIMUM _ WAIT _ OBJECTS]；
DWORD WINAPI worker thread(LPVOID)；
void clean up(int index)；
int main()
{
WSADATA wsaData
SOCKET sListen，sClient
SOCKADDR_IN本地，客户端；
DWORD dwThreadId
int iaddrSize=sizeof(SOCKADDR _ IN)；
//初始化Windows操作系统套接字库
WSAStartup(0x0202，wsa数据)；
//创建监听套接字
sListen=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，IP proto _ TCP)；
//绑定
本地地址.S_un .s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；
local.sin家庭=AF _ INET
本地的。sin _ PORT=htons(PORT)；
bind(sListen，(struct sockaddr *) local，sizeof(SOCKADDR _ IN))；
//听着
听(sListen，3)；
//创建工作线程
CreateThread(NULL，0，WorkerThread，NULL，0，dw threadid)；
而(真)
{
//接受连接
sClient=accept(sListen，(struct sockaddr *) client，iaddrSize)；
printf(接受的客户端：%s:%d\n ，inet_ntoa(client.sin_addr)，ntohs(client。sin _ port))；
//将套接字与网络事件相关联
g _ CliSocketArr[g _ iTotalConn]=s客户端；//接受连接的套接口
g _ CliEventArr[g _ iTotalConn]=WSACreateEvent()；//返回事件对象句柄
//在套接口上将一个或多个网络事件与事件对象关联在一起
WSAEventSelect(g _ CliSocketArr[g _ iTotalConn]，//套接口
g_CliEventArr[g_iTotalConn]，//事件对象
FD _ READ FD _ CLOSE)；//网络事件
伊托塔尔康恩
}
}
DWORD WINAPI工作线程(LPVOID lpParam)
{
int ret，索引
WSANETWORKEVENTS网络事件；
char SZ消息[消息大小]；
而(真)
{ //返回导致返回的事件对象
ret=WSAWaitForMultipleEvents(g _ itotal conn，//数组中的句柄数目
g_CliEventArr，//指向一个事件对象句柄数组的指针
FALSE，//T，都进才回；f，一进就回
1000, //超时间隔
假);//是否执行完成例程
if(ret==WSA _ WAIT _ FAILED ret==WSA _ WAIT _ time out)
{
继续；
}
index=ret-WSA _ WAIT _ EVENT _ 0；
//在套接口上查询与事件对象关联的网络事件
WSAEnumNetworkEvents(g _ CliSocketArr[index]，g_CliEventArr[index]，网络事件)；
//处理软驱读取网络事件
如果(网络事件。lnetworkvents FD _ READ)
{
//从客户端接收消息
ret=recv(g_CliSocketArr[index]，szMessage，MSGSIZE，0)；
if(ret==0 (ret==SOCKET _ ERROR WSAGetLastError()==WSAECONNRESET))
{
清理（索引);
}
其他
{
SZ message[ret]= \ 0 ；
send(g_CliSocketArr[index]，szMessage，strlen(szMessage)，0)；
}
}
//处理FD-关闭网络事件
如果(网络事件。lnetworkvents FD _ CLOSE)
{
清理（索引);
}
}
返回0;
}
空清除（整数索引)
{
关闭套接字(g _ CliSocketArr[index])；
WSACloseEvent(g _ CliEventArr[index])；
如果(索引g_iTotalConn - 1)
{
g _ CliSocketArr[index]=g _ CliSocketArr[g _ iTotalConn-1]；
g _ CliEventArr[index]=g _ CliEventArr[g _ itotal conn-1]；
}
g _ iTotalConn-；
}
事件选择模型也比较简单，实现起来也不是太复杂，它的基本思想是将每个套接字都和一个WSAEVENT对象对应起来，并且在关联的时候指定需要关注的哪些网络事件。一旦在某个套接字上发生了我们关注的事件(FD_READ和FD_CLOSE)，与之相关联的WSAEVENT对象被发出信号。程序定义了两个全局数组，一个套接字数组，一个WSAEVENT对象数组，其大小都是最大等待对象数(64),两个数组中的元素一一对应。
同样的，这里的程序没有考虑两个问题，一是不能无条件的调用接受，因为我们支持的并发连接数有限。解决方法是将套接字按最大等待对象数分组，每最大等待对象数个套接字一组，每一组分配一个工作者线程；或者采用运行函数代替接受，并回调自己定义的条件函数。第二个问题是没有对连接数为0的情形做特殊处理，程序在连接数为0的时候中央处理器占用率为100%。
四。重叠输入-输出模型
Winsock2的发布使得套接字输入/输出有了和文件输入-输出统一的接口。我们可以通过使用Win32文件操纵函数读文件和发送来进行插座输入输出。伴随而来的，用于普通文件输入-输出的重叠输入-输出模型和完成端口模型对套接字输入/输出也适用了。这些模型的优点是可以达到更佳的系统性能，但是实现较为复杂，里面涉及较多的C语言技巧。例如我们在完成端口模型中会经常用到所谓的"尾随数据"。
1.用事件通知方式实现的重叠输入-输出模型
#包含winsock2.h
#包含标准视频
#定义端口5150
#定义MSGSIZE 1024
#杂注注释(库， ws2_32.lib )
数据类型说明结构
{
重叠的重叠；
WSABUF缓冲区；
char SZ消息[消息大小]；
DWORD NumberOfBytesRecvd
双字节值标志；
}PER_IO_OPERATION_DATA，* LPPER _ IO _ OPERATION _ DATA
int g _ iTotalConn=0；
SOCKET g _ CliSocketArr[MAXIMUM _ WAIT _ OBJECTS]；
wsa event g _ CliEventArr[MAXIMUM _ WAIT _ OBJECTS]；
LP per _ IO _ OPERATION _ DATA g _ pPerIODataArr[MAXIMUM _ WAIT _ OBJECTS]；
DWORD WINAPI工作线程(LPVOID)；
void clean up(int)；
int main()
{
WSADATA wsaData
套接字侦听，客户端
SOCKADDR_IN本地，客户端；
DWORD dwThreadId
int iaddrSize=sizeof(SOCKADDR _ IN)；
//初始化Windows操作系统套接字库
WSAStartup(0x0202，wsa数据)；
//创建监听套接字
sListen=socket(AF_INET，SOCK_STREAM，IP proto _ TCP)；
//绑定
本地地址.S_un .s _ addr=htonl(在addr _ ANY中)；
local.sin家庭=AF _ INET
本地的。sin _ PORT=htons(PORT)；
bind(sListen，(struct sockaddr *) local，sizeof(SOCKADDR _ IN))；
//听着
听(sListen，3)；
//创建工作线程
CreateThread(NULL，0，WorkerThread，NULL，0，dw threadid)；
而(真)
{
//接受连接
sClient=accept(sListen，(struct sockaddr *) client，iaddrSize)；
printf(接受的客户端：%s:%d\n ，inet_ntoa(client.sin_addr)，ntohs(client。sin _ port))；
g _ CliSocketArr[g _ iTotalConn]=s客户端；
//分配每输入输出操作数据结构
g _ pPerIODataArr[g _ iTotalConn]=(LP per _ IO _ OPERATION _ DATA)堆分配(
GetProcessHeap()，
堆零内存，
sizeof(PER _ IO _ OPERATION _ DATA)；
缓冲区。len=消息大小；
缓冲区。buf=g _ pPerIODataArr[g _ iTotalConn]-SZ消息；
g _ CliEventArr[g _ iTotalConn]=g _ pPerIODataArr[g _ iTotalConn]-overlap。he vent=WSACreateEvent()；
//启动异步操作
WSARecv(
g_CliSocketArr[g_iTotalConn]，
缓冲区，
1,
g _ pPerIODataArr[g _ itotal conn]-number of bytes recvd，
g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-标志，
重叠，
NULL)；
伊托塔尔康恩
}
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 client
Cleanup(index);
}
else
{
// g_pPerIODataArr[index]- szMessage contains the received data
g_pPerIODataArr[index]- szMessage[cbTransferred] = \0;
send(g_CliSocketArr[index], g_pPerIODataArr[index]- szMessage,\
cbTransferred, 0);
// Launch another asynchronous operation
WSARecv(
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;
}
这个模型与上述其他模型不同的是它使用Winsock2提供的异步I/O函数WSARecv。在调用WSARecv时，指定一个WSAOVERLAPPED结构，这个调用不是阻塞的，也就是说，它会立刻返回。一旦有数据到达的时候，被指定的WSAOVERLAPPED结构中的hEvent被Signaled。由于下面这个语句
g_CliEventArr[g_iTotalConn] = g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]- overlap.hEvent；
使得与该套接字相关联的WSAEVENT对象也被Signaled，所以WSAWaitForMultipleEvents的调用操作成功返回。我们现在应该做的就是用与调用WSARecv相同的WSAOVERLAPPED结构为参数调用WSAGetOverlappedResult，从而得到本次I/O传送的字节数等相关信息。在取得接收的数据后，把数据原封不动的发送到客户端，然后重新激活一个WSARecv异步操作。
2.用完成例程方式实现的重叠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 library
WSAStartup(0x0202, wsaData);
// Create listening socket
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// Bind
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
listen(sListen, 3);
// Create worker thread
CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, dwThreadId);
while (TRUE)
{
// Accept a connection
g_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 connection
lpPerIOData = (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 client
closesocket(lpPerIOData- sClient);
HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpPerIOData);
}
else
{
lpPerIOData- szMessage[cbTransferred] = \0;
send(lpPerIOData- sClient, lpPerIOData- szMessage, cbTransferred, 0);
// Launch another asynchronous operation
memset( 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);
}
}
用完成例程来实现重叠I/O比用事件通知简单得多。在这个模型中，主线程只用不停的接受连接即可；辅助线程判断有没有新的客户端连接被建立，如果有，就为那个客户端套接字激活一个异步的WSARecv操作，然后调用SleepEx使线程处于一种可警告的等待状态，以使得I/O完成后CompletionROUTINE可以被内核调用。如果辅助线程不调用SleepEx，则内核在完成一次I/O操作后，无法调用完成例程（因为完成例程的运行应该和当初激活WSARecv异步操作的代码在同一个线程之内）。
完成例程内的实现代码比较简单，它取出接收到的数据，然后将数据原封不动的发送给客户端，最后重新激活另一个WSARecv异步操作。注意，在这里用到了“尾随数据”。我们在调用WSARecv的时候，参数lpOverlapped实际上指向一个比它大得多的结构PER_IO_OPERATION_DATA，这个结构除了WSAOVERLAPPED以外，还被我们附加了缓冲区的结构信息，另外还包括客户端套接字等重要的信息。这样，在完成例程中通过参数lpOverlapped拿到的不仅仅是WSAOVERLAPPED结构，还有后边尾随的包含客户端套接字和接收数据缓冲区等重要信息。这样的C语言技巧在我后面介绍完成端口的时候还会使用到。
五.完成端口模型
“完成端口”模型是迄今为止最为复杂的一种I/O模型。然而，假若一个应用程序同时需要管理为数众多的套接字，那么采用这种模型，往往可以达到最佳的系统性能！但不幸的是，该模型只适用于Windows NT和Windows 2000操作系统。因其设计的复杂性，只有在你的应用程序需要同时管理数百乃至上千个套接字的时候，而且希望随着系统内安装的CPU数量的增多，应用程序的性能也可以线性提升，才应考虑采用“完成端口”模型。要记住的一个基本准则是，假如要为Windows NT或Windows 2000开发高性能的服务器应用，同时希望为大量套接字I/O请求提供服务（Web服务器便是这方面的典型例子），那么I/O完成端口模型便是最佳选择！（节选自《Windows网络编程》第八章）
完成端口模型是我最喜爱的一种模型。虽然其实现比较复杂（其实我觉得它的实现比用事件通知实现的重叠I/O简单多了），但其效率是惊人的。我在T公司的时候曾经帮同事写过一个邮件服务器的性能测试程序，用的就是完成端口模型。结果表明，完成端口模型在多连接（成千上万）的情况下，仅仅依靠一两个辅助线程，就可以达到非常高的吞吐量。下面我还是从代码说起：
#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 library
WSAStartup(0x0202, wsaData);
// Create completion port
CompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);
// Create worker thread
GetSystemInfo( systeminfo);
for (i = 0; i systeminfo.dwNumberOfProcessors; i++)
{
CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, CompletionPort, 0, dwThreadId);
}
// Create listening socket
sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
// Bind
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
listen(sListen, 3);
while (TRUE)
{
// Accept a connection
sClient = 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 port
CreateIoCompletionPort((HANDLE)sClient, CompletionPort, (DWORD)sClient, 0);
// Launch an asynchronous operation for new arrived connection
lpPerIOData = (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 client
closesocket(sClient);
HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpPerIOData);
}
else
{
lpPerIOData- szMessage[dwBytesTransferred] = \0;
send(sClient, lpPerIOData- szMessage, dwBytesTransferred, 0);
// Launch another asynchronous operation for sClient
memset(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，说说主线程：
1.创建完成端口对象
2.创建工作者线程（这里工作者线程的数量是按照CPU的个数来决定的，这样可以达到最佳性能）
3.创建监听套接字，绑定，监听，然后程序进入循环
4.在循环中，我做了以下几件事情：
(1).接受一个客户端连接
(2).将该客户端套接字与完成端口绑定到一起(还是调用CreateIoCompletionPort，但这次的作用不同)，注意，按道理来讲，此时传递给CreateIoCompletionPort的第三个参数应该是一个完成键，一般来讲，程序都是传递一个单句柄数据结构的地址，该单句柄数据包含了和该客户端连接有关的信息，由于我们只关心套接字句柄，所以直接将套接字句柄作为完成键传递；
(3).触发一个WSARecv异步调用，这次又用到了“尾随数据”，使接收数据所用的缓冲区紧跟在WSAOVERLAPPED对象之后，此外，还有操作类型等重要信息。
在工作者线程的循环中，我们
1.调用GetQueuedCompletionStatus取得本次I/O的相关信息（例如套接字句柄、传送的字节数、单I/O数据结构的地址等等）
2.通过单I/O数据结构找到接收数据缓冲区，然后将数据原封不动的发送到客户端
3.再次触发一个WSARecv异步操作
五种I/O模型的比较
我会从以下几个方面来进行比较
*有无每线程64连接数限制
如果在选择模型中没有重新定义FD_SETSIZE宏，则每个fd_set默认可以装下64个SOCKET。同样的，受MAXIMUM_WAIT_OBJECTS宏的影响，事件选择、用事件通知实现的重叠I/O都有每线程最大64连接数限制。如果连接数成千上万，则必须对客户端套接字进行分组，这样，势必增加程序的复杂度。
相反，异步选择、用完成例程实现的重叠I/O和完成端口不受此限制。
*线程数
除了异步选择以外，其他模型至少需要2个线程。一个主线程和一个辅助线程。同样的，如果连接数大于64，则选择模型、事件选择和用事件通知实现的重叠I/O的线程数还要增加。
*实现的复杂度
我的个人看法是，在实现难度上，异步选择 选择 用完成例程实现的重叠I/O 事件选择 完成端口 用事件通知实现的重叠I/O
*性能
由于选择模型中每次都要重设读集，在select函数返回后还要针对所有套接字进行逐一测试，我的感觉是效率比较差；完成端口和用完成例程实现的重叠I/O基本上不涉及全局数据，效率应该是最高的，而且在多处理器情形下完成端口还要高一些；事件选择和用事件通知实现的重叠I/O在实现机制上都是采用WSAWaitForMultipleEvents，感觉效率差不多；至于异步选择，不好比较。所以我的结论是:选择 用事件通知实现的重叠I/O 事件选择 用完成例程实现的重叠I/O 完成端口
from：http://www.cppblog.com/changshoumeng/articles/113441.html
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