C++ Windows Socket五种I/O模型之完成端口模型

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前面几章已经分别介绍了window下socket 网络编程的几种模式，今天简单的介绍一下最后一个模型：完成端口（completionPort）模型。
关于他的一些优点网上有一堆，这边我也不再一一介绍，点而言之就是他充分利用内核对象的调度，只使用少量的几个线程来梳理和客户端所有通信，最大限度的提高了网络通信的性能。下面简单介绍一下主要涉及主要函数。

最优线程数
根据实际应用中发现，Cup核数*2+2这个数量是最优线程数（网上查询到的，我也不知道原因），获取系统内核数可调用

VOID GetSystemInfo(LPSYSTEM_INFO lpSystemInfo)

通过LPSYSTEM_INFO 结构体获取内核数

SYSTEM_INFO sys_info;
GetSystemInfo(&sys_info);
//获取CPU核数
int n = sys_info.dwNumberOfProcessors;

CreateIoCompletionPort函数
创建一个完成端口，函数原型为

HANDLE WINAPI CreateIoCompletionPort(
  _In_     HANDLE    FileHandle,
  _In_opt_ HANDLE    ExistingCompletionPort,
  _In_     ULONG_PTR CompletionKey,
  _In_     DWORD     NumberOfConcurrentThreads
);

参数：
FileHandle
打开的文件句柄或INVALID_HANDLE_VALUE。
该句柄必须指向支持重叠I / O的对象。
如果提供了句柄，则必须打开它才能完成I / O重叠。例如，在使用CreateFile函数获取句柄时，必须指定FILE_FLAG_OVERLAPPED标志。
如果指定了INVALID_HANDLE_VALUE,那ExistingCompletionPort参数必须为NULL，并且CompletionKey参数将被忽略
ExistingCompletionPort 现有I / O完成端口或NULL的句柄。
如果此参数指定了现有的I / O完成端口，则该函数将其与FileHandle参数指定的句柄相关联。如果成功，该函数将返回现有I / O完成端口的句柄；它不会创建新的I / O完成端口。
如果此参数为NULL，则该函数将创建一个新的I / O完成端口，并且如果FileHandle参数有效，则将其与新的I / O完成端口关联。否则，不会发生文件句柄关联。如果成功，该函数将句柄返回到新的I / O完成端口。
CompletionKey
每个句柄用户定义的完成密钥，包含在指定文件句柄的每个I / O完成数据包中。
NumberOfConcurrentThreads
操作系统可以允许同时处理I / O完成端口的I / O完成数据包的最大线程数。如果ExistingCompletionPort参数不为NULL，则忽略此参数。
如果此参数为零，则系统允许的并发运行线程数与系统中的处理器数量一样。
综上：如果你要创建一个新的完成端口，第一个参数必须设置为INVALID_HANDLE_VALUE，第二个参数为NULL,第三个忽略，第四个参数是运行的最大线程数量，例如：

//创建完成端口
	HANDLE g_completionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);

如果要在创建的端口单口上关联一个I/O操作，如sokcet 监听套接字，具体操作如下：

SOCKET listenSock=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//绑定监听套接字和端口
CreateIoCompletionPort((HANDLE)listenSock, g_completionPort, (DWORD)listenSock, 0);

返回值:
如果函数成功，则返回值是I / O完成端口的句柄：
如果ExistingCompletionPort参数为NULL，则返回值为新句柄。
如果ExistingCompletionPort参数是有效的I / O完成端口句柄，则返回值就是该句柄。
如果FileHandle参数是有效的句柄，则该文件句柄现在与返回的I / O完成端口关联。
如果函数失败，则返回值为NULL。若要获取扩展的错误信息，请调用GetLastError函数。

ACCEPTEX 函数
此函数是一个Microsoft特定的扩展，原型如下：

BOOL AcceptEx(  
  _In_  SOCKET       sListenSocket,  
  _In_  SOCKET       sAcceptSocket,  
  _In_  PVOID        lpOutputBuffer,  
  _In_  DWORD        dwReceiveDataLength,  
  _In_  DWORD        dwLocalAddressLength,  
  _In_  DWORD        dwRemoteAddressLength,  
  _Out_ LPDWORD      lpdwBytesReceived,  
  _In_  LPOVERLAPPED lpOverlapped  
);

但是平不是所有的系统都支持使用这个API,并且获取的开销很大，不建议直接使用（好多资料上都是这么说的，具体未研究）
微软给了俩个特定指针来解析这个动作，固定的格式：

LPFN_ACCEPTEX        lpfnAcceptEx;
LPFN_GETACCEPTEXSOCKADDRS lpfnGetAcceptExSockaddrs;
GUID guidAcceptEx = WSAID_ACCEPTEX;
GUID guidGetAddr = WSAID_GETACCEPTEXSOCKADDRS;
	//两个扩展函数,成功都是返回0 
DWORD       bytes;

	//加载AccpetEx函数指针
	int rc = WSAIoctl(
		listenSock,
		SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER,
		&guidAcceptEx,
		sizeof(guidAcceptEx),
		&lpfnAcceptEx,
		sizeof(lpfnAcceptEx),
		&bytes,
		NULL,
		NULL
	);

	//加载GetAcceptExSockaddrs函数指针
	rc = WSAIoctl(
		listenSock,
		SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER,
		&guidGetAddr,
		sizeof(guidGetAddr),
		&lpfnGetAcceptExSockaddrs,
		sizeof(lpfnGetAcceptExSockaddrs),
		&bytes,
		NULL,
		NULL
	);

上面的写法是固定的，不明白的可以查询关资料。

GetQueuedCompletionStatus
获取完成端口的状态，当有重叠任务完成时，在多个调用该函数的线程中挑选一个线程返回，并返回相应的结构用于Accept，Recv，Send等操作。
函数原型：

BOOL GetQueuedCompletionStatus(
HANDLE CompletionPort,      
LPDWORD lpNumberOfBytes,   
PULONG_PTR lpCompletionKey,
LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
DWORD dwMilliseconds
);

参数：
CompletionPort：指定的IOCP，该值由CreateIoCompletionPort函数创建的完成端口句柄
lpnumberofbytes：一次完成后的I/O操作所传送数据的字节数。
lpcompletionkey：当文件I/O操作完成后，用于存放与之关联的CK，如socket 等
lpoverlapped：为调用IOCP机制所引用的OVERLAPPED结构。
dwmilliseconds：用于指定调用者等待CP的时间，如果设置为 INFINITE，表示会一直等待下去
返回值：
调用成功，则返回非零数值，相关数据存于lpNumberOfBytes、lpCompletionKey、lpCompletionKey变量中。失败则返回零值。

DWORD dwBytesTransfered = 0