完成端口与线程池的关系_端口触发

完成端口与线程池的关系_端口触发关于IOCP网上到处都是资料,说的也很详细。我在这里就不再多说了,这只是本人在学习IOCP时的笔记,和配合AcceptEx写的一个极小的服务端程序。由于刚刚接触ICOP加上本人刚毕业不到一年,所以里面的理解或观点可能有误,还请大家多多批评!        VC6.0开发,旨在体现IOCP的架构,忽略细节,服务程序的功能只是接收客户连接,接着接收到客户数据,然后原封不动的返回给客户! 

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关于IOCP网上到处都是资料,说的也很详细。我在这里就不再多说了,这只是本人在学习IOCP时的笔记,和配合AcceptEx写的一个极小的服务端程序。由于刚刚接触ICOP加上本人刚毕业不到一年,所以里面的理解或观点可能有误,还请大家多多批评!

         VC6.0开发,旨在体现IOCP的架构,忽略细节,服务程序的功能只是接收客户连接,接着接收到客户数据,然后原封不动的返回给客户!

 

下面这段话,如果不感兴趣,可以跳过去,直接看代码…

先说IOCP,其实思路很清晰:

         1.声明一个数据结构,用来存放客户套接字和客户信息

         2.声明一个包含OVERLAPPED字段的I/O结构

         3.创建完成端口

         4.创建服务线程

         5.接收客户端连接请求

         6.关联这个套接字到完成端口中

         7.服务线程中不断的等待I/O结果,在结果中提供服务和根据需要发起另一个异步操作。

 

         按照这个思路很快的写出了一个服务程序,但是遇到了下面的问题:

         1.WSAGetLastError()返回10045,找了半天才发现发起重叠操作时候,WSARecv中flag参数没有初始化,需要初始化赋值为0。

         2.在GetQueuedCompletionStatus中,没有错误,但总是返回读取的字数为0。I/O重叠结构中也收不到任何字符。这时候我就在这里用了一下recv()函数,在recv中却可以收到来自客户端发送的数据。难道每次都要自己recv()?肯定不是!如果那样还用扩展的I/O结果何用。一定是哪里指定了接收的数目,而自己不小心指定为0了,所以没有接收数据。找了半天果然如此。在发起重叠操作时候,扩展的I/O中WSABUF的赋值有问题。

         我的错误:wsaBuf.len = (I/O结构).len;

         改为:       wsaBuf.len = (I/O结构).len = DATABUF_SIZE;

         修改之后终于可以接收和发送数据了。

 

 

为什么要用AcceptEx?

         在学习IOCP时,看到一位大神写的文章,他用客户端开了3W个线程同时连接服务端和发送数据,我好奇就也开了3W个线程去同时连接服务端,结果很多都printf连接失败的信息!再看看大神的文章,再搜一下AcceptEx。对比accept,觉得AcceptEx确实很强大。AcceptEx和accept主要的区别就在于接收套接字:

         accept函数是等待客户连接进来之后才创建套接字,虽然在我们看到的就是一个socket函数,但是在函数背后,系统应该会消耗不少资源,因为它要打通一个和外界通讯的路。如果大量套接字并发接入,难免有的套接字不能及时创建和接收。

         AcceptEx则是事先创建好套接字,坐等客户端的连接就行了。

 

         但是,AcceptEx相比accept确实复杂了很多。原来一句accept就可以解决的,现在却要为AcceptEx做很多服务,但是只要理清思路,这个做起来也是很从容的。

         1.创建一个监听套接字

         2.将监听套接字关联到完成端口中

         3.对监听套接字调用bind()、listen()

         4.通过WSAIoctl获取AcceptEx、GetAcceptExSockaddrs函数的指针

         5.创建一个用于接收客户连接的套接字

         6.用获取到的AcceptEx函数指针发起用于接收连接的异步操作

         7.服务器接收到连接的套接字,设置一下它的属性(有人说没有必要)。用这个接收到的套接字去发起重叠的I/O操作。

         8.多次重复5,6就是多次发起接收连接的异步操作的过程。

         对于第4步,为什么要获取AcceptEx的指针,而不是直接就调用AcceptEx这个函数呢?网上找到的资料是这么说的:

         Winsock2的其他供应商不一定会实现AcceptEx函数。同样情况也包括的其他Microsoft的特定APIs如TransmitFile,GetAcceptExSockAddrs以及其他Microsoft将在以后版本的windows里。

在运行WinNT和Win2000的系统上,这些APIs在Microsoft提供的DLL(mswsock.dll)里实现,可以通过链接mswsock.lib或者通过WSAioctl的SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER操作动态调用这些扩展APIs.

未获取函数指针就调用函数(如直接连接mswsock.lib并直接调用AcceptEx)的消耗是很大的,因为AcceptEx实际上是存在于Winsock2结构体系之外的。每次应用程序常试在服务提供层上(mswsock之上)调用AcceptEx时,都要先通过WSAIoctl获取该函数指针。如果要避免这个很影响性能的操作,应用程序最好是直接从服务提供层通过WSAIoctl先获取这些APIs的指针。

这样一来,大家就不觉得这个复杂的函数WSAloctl那么让人心烦了吧!至于调用失败后所返回的错误代码,百度百科中介绍的很详细!

 

使用AcceptEx后:

         在使用AcceptEx后,并发2000个套接字去连接客户端,不再出现连接失败的消息了。

         但是,你肯定会说人家3W个,你这2000个不能说明问题。开始我也一直在尝试同时并发3W个线程,可是发现公司机器最多时候也就1573个连接,家里笔记本差不多2000个。这是怎么会事呢?于是搜资料查到一个进程最多可以开启的理论线程数是2048个线程,而且实际情况下通常小于这个值,这样在一个进程里面怎么可能有3W个连接啊!忍不住好奇就下了http://blog.csdn.net/piggyxp/article/details/6922277大神的IOCP客户端demo,发现并不是同时并发3W个,用任务管理器看并发最多时候线程数并没有超过1K(无意冒犯大神,只是个人的愚见,我学习IOCP也是大部分都是从大神的文章中学习到的,所以先要感谢大神的奉献,同时如果(不是如果,是肯定)我的理解有错误,希望大家不吝赐教,多多批评,鄙人一定感激万分)。

         为了验证IOCP是否有那么强的能力,我的客户端没有做成连接到服务端一个套接字,再创建一个线程,传递套接字到线程的方式。而是,主线程直接创建2000个线程,在每个线程中去连接服务器(觉得这样更能体现并发连接),多开几个客户端,每个客户端的连接数为最大线程数,服务端同时处理的连接数为12562(开更多的线程连接数更多,有兴趣的可以试一下)。下面是360的流量管理下面的截图:完成端口与线程池的关系_端口触发

我注释掉了接收数据后printf接收到的数据,因为发现如果连接过多,一直printf服务器就挂掉了,不知道改成mfc会不会好点…

         下面是服务器代码:

#include "stdafx.h"
#include <Afx.h>
#include <Windows.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "WS2_32.lib")

#include <mswsock.h>    //微软扩展的类库

#define DATA_BUFSIZE 100
#define READ   0
#define WRITE  1
#define ACCEPT 2

DWORD g_count = 0;
//扩展的输入输出结构
typedef struct _io_operation_data
{
	OVERLAPPED	overlapped;
	WSABUF		databuf;
	CHAR		buffer[DATA_BUFSIZE];
	BYTE		type;
	DWORD		len;
	SOCKET		sock;
}IO_OPERATION_DATA, *LP_IO_OPERATION_DATA;

//完成键
typedef struct _completion_key
{
	SOCKET sock;
	char   sIP[30];		//本机测试,IP都是127.0.0.1,没啥意思,实际写时候这个值填的是端口号
}COMPLETION_KEY, *LP_COMPLETION_KEY;

///
//完成端口句柄
HANDLE g_hComPort = NULL;
BOOL   g_bRun = FALSE;

BOOL AcceptClient(SOCKET sListen);		//发起接收连接操作
BOOL Recv(COMPLETION_KEY *pComKey, IO_OPERATION_DATA *pIO);	//发起接收操作
BOOL Send(COMPLETION_KEY *pComKey, IO_OPERATION_DATA *pIO);	//发起发送操作

//处理重叠结果
BOOL ProcessIO(IO_OPERATION_DATA *pIOdata, COMPLETION_KEY *pComKey);

//
//服务线程
DWORD WINAPI ServerWorkerThread( LPVOID pParam );

//
LPFN_ACCEPTEX lpfnAcceptEx = NULL;					 //AcceptEx函数指针
LPFN_GETACCEPTEXSOCKADDRS lpfnGetAcceptExSockaddrs;  //加载GetAcceptExSockaddrs函数指针

///
//监听套接字,其实也不一定要是全局的。用于接收到连接后继续发起等待连接操作。
SOCKET g_sListen;

int main(int argc, char* argv[])
{
	g_bRun = TRUE;

	//创建完成端口
	g_hComPort = CreateIoCompletionPort( INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0 );
	if( g_hComPort == NULL )
	{
		printf("Create completionport error!   %d\n", WSAGetLastError() );
		return 0;
	}

	//创建服务线程
	SYSTEM_INFO sysInfor;
	GetSystemInfo( &sysInfor );
	int i=0;
	for(i = 0; i < sysInfor.dwNumberOfProcessors * 2; i++)
//	if(true)
	{
		HANDLE hThread;
		DWORD  dwThreadID;

		hThread = CreateThread( NULL, 0, ServerWorkerThread, g_hComPort, 0, &dwThreadID );
		CloseHandle( hThread );
	}


	//加载套接字库
	WSADATA wsData;
	if( 0 != WSAStartup( 0x0202, &wsData ) )
	{
		printf("加载套接字库失败!   %d\n", WSAGetLastError() );
		g_bRun = FALSE;
		return 0;
	}

	
	//等待客户端连接

	//先创建一个套接字用于监听
	SOCKET sListen = WSASocket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED );
	g_sListen = sListen;

	//将监听套接字与完成端口绑定
	LP_COMPLETION_KEY pComKey;		//完成键
	pComKey = (LP_COMPLETION_KEY) GlobalAlloc ( GPTR, sizeof(COMPLETION_KEY) );
	pComKey->sock = sListen;
	CreateIoCompletionPort( (HANDLE)sListen, g_hComPort, (DWORD)pComKey, 0 );

	//监听套接字绑定监听
	SOCKADDR_IN serAdd;
	serAdd.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
	serAdd.sin_family = AF_INET;
	serAdd.sin_port = htons( 6000 );

	bind( sListen, (SOCKADDR*)&serAdd, sizeof(SOCKADDR) );
	listen( sListen, 5 );
	if( sListen == SOCKET_ERROR )
	{
		goto STOP_SERVER;
	}

	/
	//使用WSAIoctl获取AcceptEx函数指针
	if( true )
	{
		DWORD dwbytes = 0;
		//Accept function GUID
		GUID guidAcceptEx = WSAID_ACCEPTEX;

		if( 0 != WSAIoctl( sListen, SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER, 
			&guidAcceptEx, sizeof(guidAcceptEx), 
			&lpfnAcceptEx, sizeof(lpfnAcceptEx), 
			&dwbytes, NULL, NULL) )
		{
			//百度百科,有关该函数的所有返回值都有!
		}


		// 获取GetAcceptExSockAddrs函数指针,也是同理
		GUID guidGetAcceptExSockaddrs = WSAID_GETACCEPTEXSOCKADDRS;
		if( 0 != WSAIoctl( sListen, SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER, 
			&guidGetAcceptExSockaddrs,
			sizeof(guidGetAcceptExSockaddrs), 
			&lpfnGetAcceptExSockaddrs, 
			sizeof(lpfnGetAcceptExSockaddrs),   
			&dwbytes, NULL, NULL) )  
		{  
		}  
	}

	//发起接收的异步操作
	for(i=0; i<2000; i++ )
	{
		AcceptClient(sListen);	
	}

	//不让主线程退出
	while( g_bRun )
	{
		Sleep(1000);
	}

STOP_SERVER:
	closesocket( sListen );
	g_bRun = FALSE;
	WSACleanup();

	return 0;
}

/
//服务线程
DWORD WINAPI ServerWorkerThread( LPVOID pParam )
{
	HANDLE  completionPort = (HANDLE)pParam;
	DWORD	dwIoSize;

	COMPLETION_KEY		  *pComKey;		//完成键
	LP_IO_OPERATION_DATA  lpIOoperData;		//I/O数据

	//用于发起接收重叠操作
	BOOL bRet;

	while( g_bRun )
	{
		bRet = FALSE;

		dwIoSize = -1;
		pComKey = NULL;
		lpIOoperData = NULL;

		bRet = GetQueuedCompletionStatus( g_hComPort, &dwIoSize, (LPDWORD)&pComKey, (LPOVERLAPPED*)&lpIOoperData,INFINITE );

		if( !bRet )
		{
			DWORD dwIOError = GetLastError();
			if( WAIT_TIMEOUT == dwIOError )
			{
				continue;
			}
			else if( NULL != lpIOoperData )
			{
				CancelIo( (HANDLE)pComKey->sock );	//取消等待执行的异步操作
				closesocket(pComKey->sock);				
				GlobalFree( pComKey );		
			}
			else
			{
				g_bRun = FALSE;
				break;
			}
		}
		else
		{		
			if( 0 == dwIoSize  && (READ==lpIOoperData->type || WRITE==lpIOoperData->type) )
			{
				printf("客户断开了连接!\n");
				CancelIo( (HANDLE)pComKey->sock );	//取消等待执行的异步操作
				closesocket(pComKey->sock);				
				GlobalFree( pComKey );
				GlobalFree( lpIOoperData );
				continue;
			}
			else 
			{
				ProcessIO( lpIOoperData, pComKey );
			}
		}
	}

	return 0;
}

BOOL ProcessIO(IO_OPERATION_DATA *pIOoperData, COMPLETION_KEY *pComKey)
{
	if( pIOoperData->type == READ )
	{
		//打印接收到的内容
	//	char ch[100] = { 0 };
	//	sprintf(ch, "%s  :  %s", pComKey->sIP, pIOoperData->buffer);
	//	printf( ch );
		Send( pComKey, pIOoperData );	//将接收到的内容原封不动的发送回去
	}
	else if( pIOoperData->type == WRITE )
	{
		Recv( pComKey, pIOoperData );	//发起接收操作
	}
	else if( pIOoperData->type == ACCEPT )
	{	//使用GetAcceptExSockaddrs函数 获得具体的各个地址参数.
		printf("accept sucess!\n");
		setsockopt( pIOoperData->sock, SOL_SOCKET, SO_UPDATE_ACCEPT_CONTEXT, (char*)&(pComKey->sock), sizeof(pComKey->sock) );

		LP_COMPLETION_KEY pClientComKey = (LP_COMPLETION_KEY) GlobalAlloc ( GPTR, sizeof(COMPLETION_KEY) );
		pClientComKey->sock = pIOoperData->sock;

		SOCKADDR_IN *addrClient = NULL, *addrLocal = NULL;
		int nClientLen = sizeof(SOCKADDR_IN), nLocalLen = sizeof(SOCKADDR_IN);

		lpfnGetAcceptExSockaddrs(pIOoperData->buffer, 0, 
			sizeof(SOCKADDR_IN)+16, sizeof(SOCKADDR_IN)+16, 
			(LPSOCKADDR*)&addrLocal, &nLocalLen,
			(LPSOCKADDR*)&addrClient, &nClientLen);

		sprintf(pClientComKey->sIP, "%d", addrClient->sin_port );	//cliAdd.sin_port );
		printf(pClientComKey->sIP );

		CreateIoCompletionPort( (HANDLE)pClientComKey->sock, g_hComPort, (DWORD)pClientComKey, 0 );	//将监听到的套接字关联到完成端口

		

		Recv( pClientComKey, pIOoperData );

	//	char s[30] = {0};
	//	sprintf( s, "%d\n", g_count++ );
	//	printf(s);
		//接收到一个连接,就再发起一个异步操作!
		AcceptClient( g_sListen );	
	}

	return TRUE;
}


BOOL AcceptClient(SOCKET sListen)
{	
	DWORD dwBytes;
	
	LP_IO_OPERATION_DATA pIO;
	pIO = (LP_IO_OPERATION_DATA) GlobalAlloc (GPTR, sizeof(IO_OPERATION_DATA));	
	pIO->databuf.buf = pIO->buffer;
	pIO->databuf.len = pIO->len = DATA_BUFSIZE;
	pIO->type = ACCEPT;
	
	//先创建一个套接字(相比accept有点就在此,accept是接收到连接才创建出来套接字,浪费时间. 这里先准备一个,用于接收连接)
	pIO->sock = WSASocket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED );
	
	//调用AcceptEx函数,地址长度需要在原有的上面加上16个字节
	//向服务线程投递一个接收连接的的请求
	BOOL rc = lpfnAcceptEx( sListen, pIO->sock,
		pIO->buffer, 0, 
		sizeof(SOCKADDR_IN)+16, sizeof(SOCKADDR_IN)+16, 
		&dwBytes, &(pIO->overlapped) );
	
	if( FALSE == rc )
	{
		if( WSAGetLastError() != ERROR_IO_PENDING )
		{
			printf("%d", WSAGetLastError() );
			return false;
		}
	}
	
	return true;
}


BOOL Recv(COMPLETION_KEY *pComKey, IO_OPERATION_DATA *pIOoperData)
{
	DWORD flags = 0;
	DWORD recvBytes = 0;
	ZeroMemory( &pIOoperData->overlapped, sizeof(OVERLAPPED) );

	pIOoperData->type = READ;	
	pIOoperData->databuf.buf = pIOoperData->buffer;
	pIOoperData->databuf.len = pIOoperData->len = DATA_BUFSIZE;

	if( SOCKET_ERROR == WSARecv( pComKey->sock, &pIOoperData->databuf, 1, &recvBytes, &flags,  &pIOoperData->overlapped, NULL) )
	{
		if( ERROR_IO_PENDING != WSAGetLastError() )
		{
			printf("发起重叠接收失败!   %d\n", GetLastError() );
			return FALSE;
		}
	}
	return TRUE;
}


BOOL Send(COMPLETION_KEY *pComKey, IO_OPERATION_DATA *pIOoperData)
{
	DWORD flags = 0;
	DWORD recvBytes = 0;
	ZeroMemory( &pIOoperData->overlapped, sizeof(OVERLAPPED) );

	pIOoperData->type = WRITE;
	pIOoperData->databuf.len = 100;		

	if( SOCKET_ERROR == WSASend( pComKey->sock, &pIOoperData->databuf, 1, &recvBytes, flags,  &pIOoperData->overlapped , NULL) )
	{
		if( ERROR_IO_PENDING != WSAGetLastError() )
		{
			printf("发起发送重叠接收失败!\n");
			return FALSE;
		}
	}

	return TRUE;
}

对于客户端就更简单了,只是创建线程,请求连接,发送数据,接收数据

#include "stdafx.h"
#include <Afx.h>
#include <Windows.h>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib, "WS2_32.lib")

DWORD WINAPI Thread(LPVOID lParam);

int main(int argc, char* argv[])
{
	WSADATA dwData;
	WSAStartup( 0x0202, &dwData );


	for( int i = 0; i < 2000; i++ )
	{
		HANDLE hThread = NULL;
		hThread = CreateThread(NULL, 0, Thread, NULL, 0, 0);
		CloseHandle(hThread);
		hThread = NULL;
	}

	while( true )
	{
		Sleep(100);
	}

	return 0;
}

DWORD WINAPI Thread(LPVOID lParam)
{
	SOCKET sock = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 );

	SOCKADDR_IN serAddr;
	serAddr.sin_family = AF_INET;
	serAddr.sin_port = htons(6000);
	serAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(_T("127.0.0.1"));

	int reVal = connect( sock, (SOCKADDR*)&serAddr, sizeof(SOCKADDR) );
	if( reVal==SOCKET_ERROR )
	{
		printf("cannot client SERVER!   %d\n", WSAGetLastError());
		return 0;
	}	

	int i=0;
	char buf[100] = _T("光阴的故事!\n");
	while( true )
	{			
		if( SOCKET_ERROR == send( sock, buf, 100, 0 ) )
		{
			printf("cannot SEND message to server!   %d\n", WSAGetLastError());
			break;
		}
		
		memset( buf, 0, strlen(buf) );	//清空一下,体现是接收到的数据

		if(  SOCKET_ERROR == recv( sock, buf, 100, 0 ) )
		{
			printf("cannot RECV message to server!   %d\n", WSAGetLastError());
			break;
		}

	//	printf( buf );
		Sleep(3000);		
	}

	closesocket(sock);
	return 0;
}

将代码贴到编译器中即可,也可以下载这个demo  http://download.csdn.net/detail/u010025913/7250965

代码漏洞百出,希望大家多多批评指教!

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