完成端口模型开发

完成端口模型实现步骤：

1.创建完成端口

2.创建服务线程，通常服务线程数量为CPU数量的2倍

3.将套接字与完成端口关联在一起

4.调用输入输出函数，发起重叠I/O操作

5.在服务线程中，在完成端口上等待重叠I/O操作结果

一、创建完成端口对象

要在应用程序中利用完成端口模型，就必须首次创建完成端口对象。CreateIoCompletionPort()函数实现此功能，函数声明如下：

HANDLE CreateIoCompletionPort(
HANDLE FileHandle,                                       //文件句柄
HANDLE ExistingCompletionPort,                  //存在的完成端口句柄
DWORD  CompletionKey,        //完成键，通常应用程序利用该参数保存于套接字相关信息
DWORD NumberOfConcurrentThreads //完成端口并发线程的数量。如果为0，则通知系统完成例程并发线程的数量等于CPU的数量
);

如果该函数调用成功则返回完成端口的句柄，如果失败则返回NULL.

在套接字应用程序中，要创建完成端口对象，需要设置FileHandle参数为INVALID_HANDLE_VALUE,ExisstingCompletionPort参数为NULL，CompletionKey参数为0，NumberOfConcurrentThreads参数为0，代码如下：

HANDLE hIoCompletionPort;
hIoCompletionPort=CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,NULL,0,0);

二、创建服务线程

创建完成端口后，在创建服务线程。首先应用程序要获得计算机CPU的数量，着可以通过调用GetSystemInfo()函数来完成，然后调用CreateThread()或_beginthreadex()函数创建服务线程。通常应用程序要把完成例程作为线程参数传递给服务线程。

以下代码演示了创建服务线程的过程：

//服务线程函数
DWORD WINAPI ServerWorkerThread(LPVOID CompletionPortID);

SYSTEM_INFO SystemInfo;   //计算机系统信息
GetSystemInfo(&SystemInfo);     //获取计算机系统信息
for(int i=0;i<SystemInfo.dwNumberOfProcessors*2;i++)
{
HANDLE ThreadHandle;
DWORD  ThreadID;
//创建服务线程
if((ThreadHandle=CreateThread(NULL,0,ServerWorkerThread,CreateIoCompletionPort,0,&ThreadID))==NULL)
{
printf("调用创建线程函数失败！%d\n",GetLastError());
return;
}
CloseHnadle(ThreadHandle);
}

服务线程开始工作后有3种状态：

（1）等待状态。在没有I/O操作完成通知包被投递到完成端口时，服务线程在完成端口上等待。

（2）服务状态。当I/O操作完成通知到达时，服务线程按照LIFO方式被唤醒，开始为客户端提供服务，当完成服务后，服务线程回到完成端口，继续等待。

（3）阻塞状态。为客户端提供服务的线程，调用了Sleep()之类的函数，线程进入阻塞状态。

三、套接字与完成端口关联

创建完成端口后，需要将套接字与完成端口关联在一起，此功能还是通过调用CreateIoCompletionPort()函数来实现，如调用成功返回端口句柄，即ExistingCompletionPort，失败则返回NULL.

在套接字应用程序中，调用该函数即告知系统当I/O操作完成时，向完成端口发送一个I/O操作完成通知包。这些通知包按照FIFO方式，在完成端口上排队等待服务线程的读取。

以下程序中_completionKey结构体保存客户端套接字和地址，在调用CreateIoCompletionPort()函数时，将该结构体指针作为完成键传递进去。

//完成键
//结构体
typedef struct _completionKey
{
SOCKET  s;
SOCKADDR_IN   clientAddr;                  //客户端
}COMPLETIONKEY,*PCOMPLETIONKEY;

SOCKET sListen;       //服务器监听套接字
SOCKET sAccept;     //客户端套接字
HANDLE hIoCompletionPort;     //完成端口
PCOMPLETIONKEY   pCompleKey;      //完成键
SOCKADDR_IN  addr;                 //服务器地址
SOCKADDR_IN  clientLen=sizeof(addr);
sAccept=accept(sListen,(SOCKADDR*)&addr,&addr);   //接受客户端连接请求
//定义完成键
pCompleKey->s=sAccept;      //端套接字
pCompleKey->clientAddr=addr;    //地址
//将套接字与完成端口关联起来
HANDLE h=CreateIoCompletionPort((HANDLE)sAccept,hIoCompletionPort,(DWORD)pCompleKey,0)

四、发起重叠I/O操作

将套接字与完成端口关联起来后，应用程序调用下面的函数，发起发起重叠I/O操作

（1）WSASend()和WSASenTo()函数：发送数据

（2）WSARecv()和WSARecvFrom()函数：接收数据

在应用程序中，通常声明一个和I/O操作相关的结构体，以保存I/O操作的相关信息

以下代码演示了调用WSARecv()函数发起异步接收数据的过程

如果函数返回ERROR_IO_PENDING,则说明成功的发起了一个异步接收数据操作。

#define DATA_BUFSIZE 512
SOCKET sAccept       //客户端套接字
//I/O操作数据结构
typedef   struct  _io_operation_data
{
WSAOVERLAPPEO   overlapped;     //重叠结构
WSABUF       dataBuf;
CHAR  buffer[DATA_BUFSIZE];      //接收数据缓存区
}IO_OPERATION_DATA,*PIO_OPERATION_DATA;

//定义I/O操作数据
PIO_OPERATION_DATA  pIoDate;
pIoDate->dataBuf.buf=pIoDate->buffer;
pIoDate->data.len=DATA_BUFSIZE;
ZeroMemory(&pIoDate->overlapped,sizeof(pIoDate->overlapped))
DWORD  flags=0;
DWORD recvBytes;

//接收数据
if(WSARecv(sAccept,&(pIoDate->dataBuf),1,&recvBytes,&flags,&(pIoDate->overlapped),NULL)==SOCKET_ERROR)
{
if(WSAGetLastError()!=ERROR_IO_PENDING)    //成功发起异步接收数据操作
{
printf("调用WSARecv()函数失败%d\n",WSAGetLastError());
return;
}
}

五、等待重叠I/O操作结果

服务线程被启动后，调用GetQueuedCompletionStatus()（该函数的用法请参看MSDN）函数等待重叠I/O操作的完成结果。当重叠I/O操作完成时，I/O操作完成通知包被发送到完成端口上，此时该函数返回。完成通知包包含的信息有传输的字节数，完成键和重叠结构。

以下代码演示了GetQueuedCompletionStatus()函数的用法：

#define   THREAD_SLEEP_TIME        //超时时间
//完成键
typedef   struct_completionKey
{
SOCKET    s;
SOCKADDR_IN      clientAddr;    //客户端地址
}COMPLETIONKEY,*PCOMPLETIONKEY;
HANDLE hIoComPort;        //完成端口
DWORD   dwNumberOfByte;      //传输字节
PCOMPLETIONKEY    pCompletionKey;   //完成键
LPOVERLAPPED     lpOverlapped;      //重叠结构指针
BOOL   bRet=GetQueuedCompletionStatus(hIoComPort,&dwNumberOfByte,(LPDWORD )pCompletionKey,&lpOverlapped,THREAD_SLEEP_TIME);
if(TRUE==bRet)
{
//成功的I/O异步操作，处理数据
}
else
{
int nErrCode=WSAGetLastError();
if(NULL!=lpOverlapped)
{
//检查错误代码
}
else if(WAIT_TIMEOUT==nErrCode)
{
//函数调用超时
continue; }
else
{
//检查错误代码
}
}

六、取消异步操作

BOOL CancelIo
{
HANDLE hFile;
}

当关闭套接字应用程序时，如果此时系统中还有未完成的异步操作，那么应用程序可以调用CanceIo()函数取消等待执行的异步操作。该函数调用成功则返回值为TRUE，所有在曦套接字上等待的异步操作都被成功地取消。

七、投递完成通知包

当服务线程退出，应用程序可以调用PostQueuedCompletionStatus()（Posts an I/O completion packet to an I/O completion port.）函数想服务线程发送一个特殊的完成通知包。在服务线程中，接收到这通知包后，线程退出。

PostQueuedCompletionStatus()函数功能为向完成端口上发送一个I/O操作完成通知包。在服务线程中，GetQueuedCompletionStatus()函数返回调用PostQueuedCompletionStatus()函数时传递的第2个、第3个和第4个参数值。

以下代码表明利用PostQueuedCompletionStatus()函数向服务线程发送退出通知包的过程。设置PostQueuedCompletionStatus()函数的第3和第4个参数为NULL。在服务线程中，根据GetQueuedCompletionStatus()函数的第3和第4个参数值为NULL，服务线程退出。

HANDLE    hIoComPort;      //完成端口
PCOMPLETIONKEY   pCompletionKey;     //完成键
LPOVERLAPPED       pOverlapped;      //重叠结构指针
DWORD            dwNumberOfByte;     //传输字节数
//发送服务线程退出通知包
PostQueuedCompletionStatus(hIoComPort,0,(DWORD)NULL,NULL);
//等待重叠I/O操作结果
GetQueuedCompletionStatus(hIoComPort,&dwNumberOfByte,(LPDWORD)pCompletionKey,&pOverlapped,THREAD_SLEEP_TIME);
//其他处理
if(NULL==pOverlapped&&NULL==pCompletionKey)
{
//服务线程退出
}

这个笔记终于记完了。so pain