完成端口模型程序设计.doc

完成端口模型程序设计 实验目的 通过本次实验，掌握 Windows?socket的IO完成端口（IOCP）模型开发，利用编程能力，编写程序，利用服务线程，查看I/O操作的结果信息。深入了解相关知识。 实验任务 首先查阅与完成端口模型程序设计的相关资料与技术指导，粗略制定实验的流程步骤，然后绘制程序设计的流程图，按照预先设计的流程图，进行程序的编写，在与同学老师的交流合作之下，进行程序的调试与修改，最后进行总结，记录调试结果，撰写相关实验报告 实验设计方案 ①查阅技术相关资料 ②绘制程序流程图 ③按照以下步骤编写程序与调试 1：创建完成端口 ?? 2：将套接字与完成端口关联。 ?? 3：调用输入输出函数，发起重叠IO操作。 ?? 4：在服务线程中，等待完成端口重叠IO操作结果。 ④总结体会与改进意见 ⑤撰写实验报告 算法，流程图及关键代码说明 1.技术说明 I/O完成端口是一种内核对象。利用完成端口，套接字应用程序能够管理数百上千个套接字。应用程序创建完成端口对象后，通过指定一定数量的服务线程，为已经完成的重叠IO操作提供服务。该模型可以达到最后的系统性能。 ? 完成端口是一种真正意义上的异步模型。 在重叠I/O模型中，当Windows?socket应用程序在调用WSARecv函数后立即返回，线程继续运行。另一线程在在完成端口等待操作结果，当系统接收数据完成后，会向完成端口发送通知，然后应用程序对数据进行处理。 ? 为了将Windows打造成一个出色的服务器环境，Microsoft开发出了IO完成端口。它需要与线程池配合使用。 ? 服务器有两种线程模型：串行和并发模型。 ? 串行模型：单个线程等待客户端请求。当请求到来时，该线程被唤醒来处理请求。但是当多个客户端同时向服务器发出请求时，这些请求必须依次被请求。 ??并发模型：单个线程等待请求到来。当请求到来时，会创建新线程来处理。但是随着更多的请求到来必须创建更多的线程。这会导致系统内核进行上下文切换花费更多的时间。线程无法即时响应客户请求。伴随着不断有客户端请求、退出，系统会不断新建和销毁线程，这同样会增加系统开销。 ??而IO完成端口却可以很好的解决以上问题。它的目标就是实现高效服务器程序。 与重叠IO相比较 ????重叠IO与IO完成端口模型都是异步模型。都可以改善程序性能。但是它们也有以下区别： ????1：在重叠IO使用事件通知时，WSAWaitForMultipleEvents只能等待WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS（64）个事件。这限制了服务器提供服务的客户端的数量。 2：事件对象、套接字和WSAOVERLAPPED结构必须一一对应关系，如果出现一点疏漏将会导致严重的后果。 1：创建IO完成端口 2:将套接字与IO完成端口关联 CreateIoCompletionPort(sListenSocket,hIOPort,完成键，0); 调用此函数即告诉系统：当IO操作完成时，想完成端口发送一个IO操作完成通知。这些通知按照FIFO?方式在完成队列中等待服务线程读取。在利用IO完成端口开发套接字应用程序时，通常声明一个结构体保存与套接字相关的信息。该结构通常作为完成键传递给CreateIoCompletionPort用以区分与套接字相关的信息。我们可以给完成键传入任何对我们有用的信息，一般情况下都是传入一个结构的地址。 3:发起重叠IO操作 将套接字与IO完成端口关联后，应用程序可以调用以下函数，发起重叠IO操作： WSASend和WSASendTo：发送数据。 WSARecv和WSARecvFrom：接收数据。 在应用程序中通常声明一个和IO操作相关的结构体，它是WSAOVERLAPPED结构的扩展。用以保存每一次IO操作的相关信息。 4：等待重叠IO操作结果： 服务线程启动后，调用GetQueuedCompletionStatus函数等待重叠IO操作的完成结果。当重叠IO操作完成时，IO操作完成通知被发送到完成端口上，此时函数返回。 综上，在使用完成端口开发Windows?socket应用程序时，一般需要定义两种数据结构：完成键和扩展的WSAOVERLAPPED结构。完成键保存与套接字有关的信息。在GetQueuedCompletionStatus返回时可以通过该参数获取套接字的相关信息。这用于区分不同设备。 扩展的WSAOVERLAPPED结构，保存每次发起IO操作时IO操作相关的信息。当GetQueuedCompletionStatus返回时通过该参数获取套接字的IO操作相关信息。 5：取消异步操作。 ?????