IOCP

IOCP全称I/O Completion Port，中文译为I/O完成端口。IOCP是一个异步I/O的API，它可以高效地将I/O事件通知给应用程序。与使用select()或是其它异步方法不同的是，一个套接字[socket]与一个完成端口关联了起来，然后就可继续进行正常的Winsock操作了。然而，当一个事件发生的时候，此完成端口就将被操作系统加入一个队列中。然后应用程序可以对核心层进行查询以得到此完成端口。

这里我要对上面的一些概念略作补充，在解释[完成]两字之前，我想先简单的提一下同步和异步这两个概念，逻辑上来讲做完一件事后再去做另一件事就是同步，而同时一起做两件或两件以上事的话就是异步了。你也可以拿单线程和多线程来作比喻。但是我们一定要将同步和堵塞，异步和非堵塞区分开来，所谓的堵塞函数诸如accept(…)，当调用此函数后，此时线程将挂起，直到操作系统来通知它，“HEY兄弟，有人连进来了”，那个挂起的线程将继续进行工作，也就符合”生产者-消费者”模型。堵塞和同步看上去有两分相似，但却是完全不同的概念。大家都知道I/O设备是个相对慢速的设备，不论打印机，调制解调器，甚至硬盘，与CPU相比都是奇慢无比的，坐下来等I/O的完成是一件不甚明智的事情，有时候数据的流动率非常惊人，把数据从你的文件服务器中以Ethernet速度搬走，其速度可能高达每秒一百万字节，如果你尝试从文件服务器中读取100KB，在用户的眼光来看几乎是瞬间完成，但是，要知道，你的线程执行这个命令，已经浪费了10个一百万次CPU周期。所以说，我们一般使用另一个线程来进行I/O。重叠IO[overlapped I/O]是Win32的一项技术，你可以要求操作系统为你传送数据，并且在传送完毕时通知你。这也就是[完成]的含义。这项技术使你的程序在I/O进行过程中仍然能够继续处理事务。事实上，操作系统内部正是以线程来完成overlapped I/O。你可以获得线程所有利益，而不需要付出什么痛苦的代价。

完成端口中所谓的[端口]并不是我们在TCP/IP中所提到的端口，可以说是完全没有关系。我到现在也没想通一个I/O设备[I/O Device]和端口[IOCP中的Port]有什么关系。估计这个端口也迷惑了不少人。IOCP只不过是用来进行读写操作，和文件I/O倒是有些类似。既然是一个读写设备，我们所能要求它的只是在处理读与写上的高效。

下面是一个VC++实现IOCP服务器框架的流程：

当然，IOCP也是基于Winsock2套接字库的，所以在开始先必须初始化套接字库。

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//初始化套接字库   WSADATA wsaData; WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData );

IOCP除了需一个服务器套接字外，还需一个完成端口的句柄，该句柄直接调用API

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//创建IOCP句柄 HANDLE m_hIocp = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,0,0,0);   //创建服务器套接字，这里要注意的是最后一个参数必须为：WSA_FLAG_OVERLAPPED 重叠模式 SOCKET m_Server = WSASocket(AF_INET,SOCK_STREAM,0,NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED);

之后为套接字绑定一个本地端口，用来监听客户端的连接

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SOCKADDR_IN addr; addr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1"); addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(2000); bind(m_Server,(SOCKADDR*)&addr,sizeof(SOCKADDR);

绑定端口之后，建立一个监听线程，用来监听客户端的连接，当有连接进来时，将该连接的套接字加入到IOCP对队列中，同时再创建几个工作线程，这样在该连接发生请求时，IOCP模型就会在工作线程通知，这样我们就可以在工作线程中，完成对客户端的请求做出一系列响应。

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// 监听线程流程 UINT WINAPI AcceptThreadProc( LPVOID lpParameter ){ sockaddr_in sockAddr = {0}; int len = sizeof(sockAddr); while(TRUE){ SOCKET sNew = WSAAccept(m_Server,(sockaddr*)&sockAddr,&len,NULL,NULL); // 将客户端加入到IOCP队列中 CreateIoCompletionPort((HANDLE)sNew,m_hIocp,ULONG_PTR(sNew),0); // 这里要注意一下，对网上一些相关的资料，一些新手在写IOCP时 // 会发现得不到用户请求及一些事件，哪是因为没有对该用户投递一个接收IO // IOCP的工作原理就是，必须对一个连接投递一个投收IO，处理完一个，再投递一个... OVERLAPPEDPLUS* ol;// ....对OL结构进行初始化后 int nRet = WSARecv(ol->s, &(ol->wsaBuf), 1, &(ol->dwBytes), &(ol->dwFlags), &(ol->ol), NULL); int nError = WSAGetLastError(); // 在投递接收IO时。返回值要注意。如果为 nError == ERROR_IO_PENDING 说明已经投递成功。 }}

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// 工作线程流程   UINT WINAPI WorkerThreadProc( LPVOID lpParameter )   {    DWORD   CompleteBytes = 0;    DWORD   dwKey = 0;    POVERLAPPEDPLUS ol = NULL;    BOOL bRet = GetQueuedCompletionStatus(m_hIocp,&CompleteBytes,(PULONG_PTR)&dwKey,(LPOVERLAPPED*)&ol,INFINITE);    if(!bRet)    {     // 客户端断开了连接    }         // 如果为接收时 CompleteBytes 为实际收到的大，发送时为实际发送的大小    switch(ol->OpCode)    {     case IOCP_RECV:      //.... 处理接收请求      break;     case IOCP_SEND:      //.... 处理发送请求      break;    }   }

工作线程中循环调用了 GetQueuedCompletionStatus 这个API来取出当前活动的套接字，当套接字有数据应请求或者断开时。该函数也会立即返回。

如果要对工作线程停止，PostQueuedCompletionStatus 使用该API 向工作发送停止命令，工作线程收到此命令后，可以安全退出线程。

以上就是大致实现流程，仅限于VC++开发使用，由于其它平台语言实现起来有些困难，可以采用一些第三方做的 IOCP支持库，如网上现比较好用的有易语言和C++版的，IOCP服务器模型支持库，该第三方库写的比较好用。可以直接使用的。还有一些其它版本的。实现原理也是以上方法。