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1、Socket模型详解Socket模型详解Winsock 的I/O操作：1、 两种I/O模式 阻塞模式：执行I/O操作完成前会一直进行等待，不会将控制权交给程序。套接字 默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。 非阻塞模式：执行I/O操作时，Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用 起来比较复杂，因为函数在没有运行完成就进行返回，会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。为了解决这个问题，提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种：Windows Socket五种I/O模型代码全攻略如果你想在Windows平台上构建服务器应用，那么I/O模型是你必

2、须考虑的。Windows操作系统提供了选择（Select）、异步选择（WSAAsyncSelect）、事件选择（WSAEventSelect）、重叠I/O（Overlapped I/O）和完成端口（Completion Port)共五种I/O模型。每一种模型均适用于一种特定的应用场景。程序员应该对自己的应用需求非常明确，而且综合考虑到程序的扩展性和可移植性等因素，作出自己的选择。我会以一个回应反射式服务器（与Windows网络编程第八章一样）来介绍这五种I/O模型。我们假设客户端的代码如下（为代码直观，省去所有错误检查，以下同）：#include #include #define SERVER

3、_ADDRESS 137.117.2.148#define PORT 5150#define MSGSIZE 1024#pragma comment(lib, ws2_32.lib)int main() WSADATA wsaData; SOCKET sClient; SOCKADDR_IN server; char szMessageMSGSIZE; int ret; / Initialize Windows socket library WSAStartup(0x0202, &wsaData); / Create client socket sClient = socket(AF_INET

4、, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); / Connect to server memset(&server, 0, sizeof(SOCKADDR_IN); server.sin_family = AF_INET; server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(SERVER_ADDRESS); server.sin_port = htons(PORT); connect(sClient, (struct sockaddr *)&server, sizeof(SOCKADDR_IN); while (TRUE) printf(Send:);

5、gets(szMessage); / Send message send(sClient, szMessage, strlen(szMessage), 0); / Receive message ret = recv(sClient, szMessage, MSGSIZE, 0); szMessageret = 0; printf(Received %d bytes: %sn, ret, szMessage); / Clean up closesocket(sClient); WSACleanup(); return 0;客户端所做的事情相当简单，创建套接字，连接服务器，然后不停的发送和接收数

6、据。比较容易想到的一种服务器模型就是采用一个主线程，负责监听客户端的连接请求，当接收到某个客户端的连接请求后，创建一个专门用于和该客户端通信的套接字和一个辅助线程。以后该客户端和服务器的交互都在这个辅助线程内完成。这种方法比较直观，程序非常简单而且可移植性好，但是不能利用平台相关的特性。例如，如果连接数增多的时候（成千上万的连接），那么线程数成倍增长，操作系统忙于频繁的线程间切换，而且大部分线程在其生命周期内都是处于非活动状态的，这大大浪费了系统的资源。所以，如果你已经知道你的代码只会运行在Windows平台上，建议采用Winsock I/O模型。一.选择模型Select（选择）模型是Wins

7、ock中最常见的I/O模型。之所以称其为“Select模型”，是由于它的“中心思想”便是利用select函数，实现对I/O的管理。最初设计该模型时，主要面向的是某些使用UNIX操作系统的计算机，它们采用的是Berkeley套接字方案。Select模型已集成到Winsock 1.1中，它使那些想避免在套接字调用过程中被无辜“锁定”的应用程序，采取一种有序的方式，同时进行对多个套接字的管理。由于Winsock 1.1向后兼容于Berkeley套接字实施方案，所以假如有一个Berkeley套接字应用使用了select函数，那么从理论角度讲，毋需对其进行任何修改，便可正常运行。（节选自Windows网

8、络编程第八章)下面的这段程序就是利用选择模型实现的Echo服务器的代码（已经不能再精简了）：#include #include #define PORT 5150#define MSGSIZE 1024#pragma comment(lib, ws2_32.lib)int g_iTotalConn = 0;SOCKET g_CliSocketArrFD_SETSIZE;DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter);int main() WSADATA wsaData; SOCKET sListen, sClient; SOCKADDR_IN loc

9、al, client; int iaddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN); DWORD dwThreadId; / Initialize Windows socket library WSAStartup(0x0202, &wsaData); / Create listening socket sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); / Bind local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);local.sin_family = AF_INET;local.s

10、in_port = htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)&local, sizeof(SOCKADDR_IN); / Listen listen(sListen, 3); / Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, &dwThreadId); while (TRUE) / Accept a connection sClient = accept(sListen, (struct sockaddr *)&client, &iaddrSize); pr

11、intf(Accepted client:%s:%dn, inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port); / Add socket to g_CliSocketArr g_CliSocketArrg_iTotalConn+ = sClient; return 0;DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam) int i; fd_set fdread; int ret; struct timeval tv = 1, 0; char szMessageMSGSIZE; while (TRUE) FD_ZE

12、RO(&fdread); for (i = 0; i g_iTotalConn; i+) FD_SET(g_CliSocketArr, &fdread); / We only care read event ret = select(0, &fdread, NULL, NULL, &tv); if (ret = 0) / Time expired continue; for (i = 0; i g_iTotalConn; i+) if (FD_ISSET(g_CliSocketArr, &fdread) / A read event happened on g_CliSocketArr ret

13、 = recv(g_CliSocketArr, szMessage, MSGSIZE, 0); if (ret = 0 | (ret = SOCKET_ERROR & WSAGetLastError() = WSAECONNRESET) / Client socket closed printf(Client socket %d closed.n, g_CliSocketArr); closesocket(g_CliSocketArr); if (i g_iTotalConn - 1) g_CliSocketArri- = g_CliSocketArr-g_iTotalConn; else /

14、 We received a message from client szMessageret = 0; send(g_CliSocketArr, szMessage, strlen(szMessage), 0); return 0;服务器的几个主要动作如下：1.创建监听套接字，绑定，监听；2.创建工作者线程；3.创建一个套接字数组，用来存放当前所有活动的客户端套接字，每accept一个连接就更新一次数组；4.接受客户端的连接。这里有一点需要注意的，就是我没有重新定义FD_SETSIZE宏，所以服务器最多支持的并发连接数为64。而且，这里决不能无条件的accept,服务器应该根据当前的连接数来

15、决定是否接受来自某个客户端的连接。一种比较好的实现方案就是采用WSAAccept函数，而且让WSAAccept回调自己实现的Condition Function。如下所示：int CALLBACK ConditionFunc(LPWSABUF lpCallerId,LPWSABUF lpCallerData, LPQOS lpSQOS,LPQOS lpGQOS,LPWSABUF lpCalleeId, LPWSABUF lpCalleeData,GROUP FAR * g,DWORD dwCallbackData)if (当前连接数 FD_SETSIZE) return CF_ACCEPT;e

16、lse return CF_REJECT;工作者线程里面是一个死循环，一次循环完成的动作是：1.将当前所有的客户端套接字加入到读集fdread中；2.调用select函数；3.查看某个套接字是否仍然处于读集中，如果是，则接收数据。如果接收的数据长度为0，或者发生WSAECONNRESET错误，则表示客户端套接字主动关闭，这时需要将服务器中对应的套接字所绑定的资源释放掉，然后调整我们的套接字数组（将数组中最后一个套接字挪到当前的位置上）除了需要有条件接受客户端的连接外，还需要在连接数为0的情形下做特殊处理，因为如果读集中没有任何套接字，select函数会立刻返回，这将导致工作者线程成为一个毫无停

17、顿的死循环，CPU的占用率马上达到100%。关系到套接字列表的操作都需要使用循环,在轮询的时候,需要遍历一次,再新的一轮开始时,将列表加入队列又需要遍历一次.也就是说,Select在工作一次时,需要至少遍历2次列表,这是它效率较低的原因之一.在大规模的网络连接方面,还是推荐使用IOCP或EPOLL模型.但是Select模型可以使用在诸如对战类游戏上,比如类似星际这种,因为它小巧易于实现,而且对战类游戏的网络连接量并不大.对于Select模型想要突破Windows 64个限制的话,可以采取分段轮询,一次轮询64个.例如套接字列表为128个,在第一次轮询时,将前64个放入队列中用Select进行状

18、态查询,待本次操作全部结束后.将后64个再加入轮询队列中进行轮询处理.这样处理需要在非阻塞式下工作.以此类推,Select也能支持无限多个.二.异步选择Winsock提供了一个有用的异步I/O模型。利用这个模型，应用程序可在一个套接字上，接收以Windows消息为基础的网络事件通知。具体的做法是在建好一个套接字后，调用WSAAsyncSelect函数。该模型最早出现于Winsock的1.1版本中，用于帮助应用程序开发者面向一些早期的16位Windows平台（如Windows for Workgroups），适应其“落后”的多任务消息环境。应用程序仍可从这种模型中得到好处，特别是它们用一个标准的

19、Windows例程（常称为WndProc），对窗口消息进行管理的时候。该模型亦得到了Microsoft Foundation Class（微软基本类，MFC）对象CSocket的采纳。（节选自Windows网络编程第八章)我还是先贴出代码，然后做详细解释：#include #include #define PORT 5150#define MSGSIZE 1024#define WM_SOCKET WM_USER+0#pragma comment(lib, ws2_32.lib)LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);int W

20、INAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow) static TCHAR szAppName = _T(AsyncSelect Model); HWND hwnd ; MSG msg ; WNDCLASS wndclass ; wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW ; wndclass.lpfnWndProc = WndProc ; wndclass.cbClsExtra = 0 ; wndclass.cbWndExtr

21、a = 0 ; wndclass.hInstance = hInstance ; wndclass.hIcon = LoadIcon (NULL, IDI_APPLICATION) ; wndclass.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW) ; wndclass.hbrBackground = (HBRUSH) GetStockObject (WHITE_BRUSH) ; wndclass.lpszMenuName = NULL ; wndclass.lpszClassName = szAppName ; if (!RegisterClass(&wndc

22、lass) MessageBox (NULL, TEXT (This program requires Windows NT!), szAppName, MB_ICONERROR) ; return 0 ; hwnd = CreateWindow (szAppName, / window class name TEXT (AsyncSelect Model), / window caption WS_OVERLAPPEDWINDOW, / window style CW_USEDEFAULT, / initial x position CW_USEDEFAULT, / initial y po

23、sition CW_USEDEFAULT, / initial x size CW_USEDEFAULT, / initial y size NULL, / parent window handle NULL, / window menu handle hInstance, / program instance handle NULL) ; / creation parameters ShowWindow(hwnd, iCmdShow); UpdateWindow(hwnd); while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0) TranslateMessage(&msg)

24、 ; DispatchMessage(&msg) ; return msg.wParam;LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) WSADATA wsd; static SOCKET sListen; SOCKET sClient; SOCKADDR_IN local, client; int ret, iAddrSize = sizeof(client); char szMessageMSGSIZE; switch (message) case WM_CREATE: /

25、Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, &wsd); / Create listening socket sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); / Bind local.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY); local.sin_family = AF_INET; local.sin_port = htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)&local, sizeof(

26、local); / Listen listen(sListen, 3); / Associate listening socket with FD_ACCEPT event WSAAsyncSelect(sListen, hwnd, WM_SOCKET, FD_ACCEPT); return 0; case WM_DESTROY: closesocket(sListen); WSACleanup(); PostQuitMessage(0); return 0; case WM_SOCKET: if (WSAGETSELECTERROR(lParam) closesocket(wParam);

27、break; switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam) case FD_ACCEPT: / Accept a connection from client sClient = accept(wParam, (struct sockaddr *)&client, &iAddrSize); / Associate client socket with FD_READ and FD_CLOSE event WSAAsyncSelect(sClient, hwnd, WM_SOCKET, FD_READ | FD_CLOSE); break; case FD_READ: ret = recv(wParam, szMessage, MSGSIZE, 0); if (ret = 0 |