socket通信之七:Overlapped I/O 完成例程模型实现的客户/服务器模型

本文详细讲解如何使用完成例程实现重叠I/O的客户/服务器模型。主线程负责接受连接,辅助线程通过WSARecv异步操作并调用SleepEx进入可警告等待状态。当IO完成,SleepEx被唤醒,执行完成例程,接收并回传数据。代码示例展示了如何在PerSocketData结构中存储额外信息,以便在完成例程中使用。

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前一篇介绍了重叠IO的一种实现方式即基于事件通知的方式,这一篇介绍另外一种方式,即使用完成例程的方式实现重叠IO,首先声明这种方式比事件通知的方式简单多了。


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,(使辅助线程主动的放弃一段时间的CPU使用权,以防止一直处于阻塞状态)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)。当重叠IO操作完成,SleepEx会被完成的消息唤醒,从而使得辅助线程中的完成例程得到执行。

下面是SleepEx函数的说明:

The SleepEx function causes the current thread to enter a wait state until one of the following occurs: 

1)An I/O completion callback function is called 

2)An asynchronous procedure call (APC) is queued to the thread. 

3)The time-out interval elapses


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PerSocketData,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。


下面是服务器端的代码,依然延续前面的编程风格。服务端的代码只在第6步进行了更改,并且在主线程中启动了一个新的辅助线程workThread,这个辅助线程用来监视客户端的连接,并且为每一个客户端的连接激活WSARecv异步调用,并提供一个完成例程函数completionRoutine,这个完成例程函数completionRoutine会在WSARecv返回时被调用。客户端的代码和前面一样,没发生变化。


重叠IO模型OverLapped完成例程模型WSACompletionRoutineServer VS2010 基础入门 客户端服务器客户端服务器端发送数据 可接收多个客户端 #include #include #pragma comment (lib, "ws2_32.lib") #define PORT 8088 #define MSG_SIZE 1024 SOCKET g_sConnect; bool g_bConnect = false; typedef struct { WSAOVERLAPPED overLap; WSABUF wsaBuf; char chMsg[MSG_SIZE]; DWORD nRecvNum; DWORD nFlags; SOCKET sClient; }PRE_IO_OPERATION_DATA, *LP_PER_IO_OPERATION_DATA; void CALLBACK CompletionRoutine(DWORD dwError, DWORD dwTrans, LPWSAOVERLAPPED lpOverlap, DWORD nFlags); DWORD WINAPI workThread(LPVOID lp) { LP_PER_IO_OPERATION_DATA lpData; while(TRUE) { if (g_bConnect) // 有新的连接 { // 为lpData分配空间并初始化 lpData = (LP_PER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc( GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PRE_IO_OPERATION_DATA)); lpData->wsaBuf.len = MSG_SIZE; lpData->wsaBuf.buf = lpData->chMsg; lpData->sClient = g_sConnect; WSARecv(lpData->sClient, &lpData->wsaBuf, 1, &lpData->nRecvNum, &lpData->nFlags, &lpData->overLap, CompletionRoutine); g_bConnect = false; // 处理完毕 } SleepEx(1000, TRUE); } return 0; } // 系统在WSARecv收到信息后,自动调用此函数,并传入参数--回调函数 void CALLBACK CompletionRoutine(DWORD dwError, DWORD dwTrans, LPWSAOVERLAPPED lpOverlap, DWORD nFlags) { LP_PER_IO_OPERATION_DATA lpData = (LP_PER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlap; if (0 != dwError) // 接收失败 { printf("Socket %d Close!\n", lpData->sClient); closesocket(lpData->sClient); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpData); } else // 接收成功 { lpData->chMsg[dwTrans] = '\0'; send(lpData->sClient, lpData->chMsg, dwTrans, 0); printf("Socket:%d MSG: %s \n", lpData->sClient, lpData->chMsg); memset(&lpData->overLap, 0, sizeof(WSAOVERLAPPED)); lpData->wsaBuf.len = MSG_SIZE; lpData->wsaBuf.buf = lpData->chMsg; // 继续接收来自客户端的数据 实现 WSARecv与CompletionRoutine循环 WSARecv(lpData->sClient, &lpData->wsaBuf,1, &lpData->nRecvNum, &lpData->nFlags, &lpData->overLap, CompletionRoutine); } } int main() { WSADATA wsaData; WSAStartup(0x0202, &wsaData); SOCKET sListen; sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); sockaddr_in addrListen; addrListen.sin_family = AF_INET; addrListen.sin_port = htons(PORT); addrListen.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(ADDR_ANY); int nErrorCode = 0; nErrorCode = bind(sListen, (sockaddr*)&addrListen, sizeof(sockaddr)); nErrorCode = listen(sListen, 5); DWORD nThreadID; CreateThread(NULL, 0, workThread, NULL, 0, &nThreadID); sockaddr_in addrConnect; int nAddrLen = sizeof(sockaddr_in); printf("Server Started!\n"); while(TRUE) { g_sConnect= accept(sListen, (sockaddr*)&addrConnect, &nAddrLen); if (INVALID_SOCKET == g_sConnect) { return -1; } g_bConnect = true; // 连接成功 printf("Accept Client :%s -- PORT:%d\n", inet_ntoa(addrConnect.sin_addr), htons(addrConnect.sin_port)); } return 0; }
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