完成端口模型程序设计.docx

1、完成端口模型程序设计 完成端口模型程序设计1实验目的通过本次实验，掌握 Windowssocket的IO完成端口（IOCP）模型开发，利用编程能力，编写程序，利用服务线程，查看I/O操作的结果信息。深入了解相关知识。 2实验任务首先查阅与完成端口模型程序设计的相关资料与技术指导，粗略制定实验的流程步骤，然后绘制程序设计的流程图，按照预先设计的流程图，进行程序的编写，在与同学老师的交流合作之下，进行程序的调试与修改，最后进行总结，记录调试结果，撰写相关实验报告3实验设计方案查阅技术相关资料绘制程序流程图按照以下步骤编写程序与调试 1：创建完成端口 2：将套接字与完成端口关联。 3：调用输入输出函

2、数，发起重叠IO操作。 4：在服务线程中，等待完成端口重叠IO操作结果。总结体会与改进意见撰写实验报告4算法，流程图及关键代码说明 1.技术说明 I/O完成端口是一种内核对象。利用完成端口，套接字应用程序能够管理数百上千个套接字。应用程序创建完成端口对象后，通过指定一定数量的服务线程，为已经完成的重叠IO操作提供服务。该模型可以达到最后的系统性能。 完成端口是一种真正意义上的异步模型。 在重叠I/O模型中，当Windowssocket应用程序在调用WSARecv函数后立即返回，线程继续运行。另一线程在在完成端口等待操作结果，当系统接收数据完成后，会向完成端口发送通知，然后应用程序对数据进行处理

3、。 为了将Windows打造成一个出色的服务器环境，Microsoft开发出了IO完成端口。它需要与线程池配合使用。 服务器有两种线程模型：串行和并发模型。 串行模型：单个线程等待客户端请求。当请求到来时，该线程被唤醒来处理请求。但是当多个客户端同时向服务器发出请求时，这些请求必须依次被请求。并发模型：单个线程等待请求到来。当请求到来时，会创建新线程来处理。但是随着更多的请求到来必须创建更多的线程。这会导致系统内核进行上下文切换花费更多的时间。线程无法即时响应客户请求。伴随着不断有客户端请求、退出，系统会不断新建和销毁线程，这同样会增加系统开销。而IO完成端口却可以很好的解决以上问题。它的目标

4、就是实现高效服务器程序。 与重叠IO相比较重叠IO与IO完成端口模型都是异步模型。都可以改善程序性能。但是它们也有以下区别：1：在重叠IO使用事件通知时，WSAWaitForMultipleEvents只能等待WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS（64）个事件。这限制了服务器提供服务的客户端的数量。 2：事件对象、套接字和WSAOVERLAPPED结构必须一一对应关系，如果出现一点疏漏将会导致严重的后果。1：创建IO完成端口2:将套接字与IO完成端口关联 CreateIoCompletionPort(sListenSocket,hIOPort,完成键，0);调用此函数即告诉系统：当I

5、O操作完成时，想完成端口发送一个IO操作完成通知。这些通知按照FIFO方式在完成队列中等待服务线程读取。在利用IO完成端口开发套接字应用程序时，通常声明一个结构体保存与套接字相关的信息。该结构通常作为完成键传递给CreateIoCompletionPort用以区分与套接字相关的信息。我们可以给完成键传入任何对我们有用的信息，一般情况下都是传入一个结构的地址。3:发起重叠IO操作将套接字与IO完成端口关联后，应用程序可以调用以下函数，发起重叠IO操作：WSASend和WSASendTo：发送数据。WSARecv和WSARecvFrom：接收数据。在应用程序中通常声明一个和IO操作相关的结构体，它

6、是WSAOVERLAPPED结构的扩展。用以保存每一次IO操作的相关信息。4：等待重叠IO操作结果：服务线程启动后，调用GetQueuedCompletionStatus函数等待重叠IO操作的完成结果。当重叠IO操作完成时，IO操作完成通知被发送到完成端口上，此时函数返回。 综上，在使用完成端口开发Windowssocket应用程序时，一般需要定义两种数据结构：完成键和扩展的WSAOVERLAPPED结构。完成键保存与套接字有关的信息。在GetQueuedCompletionStatus返回时可以通过该参数获取套接字的相关信息。这用于区分不同设备。扩展的WSAOVERLAPPED结构，保存每次

7、发起IO操作时IO操作相关的信息。当GetQueuedCompletionStatus返回时通过该参数获取套接字的IO操作相关信息。5：取消异步操作。当关闭套接字时，如果此时系统还有未完成的异步操作，应用程序可以调用CancelIo函数取消等待执行的异步操作。2.流程图3.关键代码及说明/ EventSelectServer.cpp文件#include ./common/initsock.h#include #include #include EventSelectServer.h/ 初始化Winsock库CInitSock theSock;int main() USHORT nPort =

8、4567; / 此服务器监听的端口号 / 创建监听套节字 SOCKET sListen = :socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(nPort); sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; if(:bind(sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin) = SOCKET_ERROR) printf( Failed bind() n); return -1;

9、 :listen(sListen, 200); / 创建事件对象，并关联到监听的套节字 WSAEVENT event = :WSACreateEvent(); :WSAEventSelect(sListen, event, FD_ACCEPT|FD_CLOSE); :InitializeCriticalSection(&g_cs); / 处理客户连接请求，打印状态信息 while(TRUE) int nRet = :WaitForSingleObject(event, 5*1000); if(nRet = WAIT_FAILED) printf( Failed WaitForSingleObj

10、ect() n); break; else if(nRet = WSA_WAIT_TIMEOUT) / 定时显式状态信息 printf( n); printf( TatolConnections: %d n, g_nTatolConnections); printf( CurrentConnections: %d n, g_nCurrentConnections); continue; else / 有新的连接未决 :ResetEvent(event); / 循环处理所有未决的连接请求 while(TRUE) sockaddr_in si; int nLen = sizeof(si); SOC

11、KET sNew = :accept(sListen, (sockaddr*)&si, &nLen); if(sNew = SOCKET_ERROR) break; PSOCKET_OBJ pSocket = GetSocketObj(sNew); pSocket-addrRemote = si; :WSAEventSelect(pSocket-s, pSocket-event, FD_READ|FD_CLOSE|FD_WRITE); AssignToFreeThread(pSocket); :DeleteCriticalSection(&g_cs); return 0;/ initsock.

12、h文件#include #pragma comment(lib, WS2_32) / 链接到WS2_32.libclass CInitSock public: CInitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2) / 初始化WS2_32.dll WSADATA wsaData; WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer); if(:WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0) exit(0); CInitSock() :WSACleanup(); ;5调试结果结果一：

13、开启EventSelectServer，会看到，当前连接，与总连接数量都为0结果二：开启一个Client(客户端)结果三：开启客户端之后，再查看服务器端，会发现，当前连接数量与总连接数量都发生了改变，此时都为1，符合实情。结果四：开启2个客户端即关闭一个客户端关闭所有客户端6改进意见与心得体会 通过此次实验，我们掌握了Windowssocket的IO完成端口（IOCP）模型开发，利用编程能力，编写程序，利用服务线程，查看I/O操作的结果信息。深入了解相关知识。重叠IO与IO完成端口模型都是异步模型。都可以改善程序性能。但是它们也有以下区别：在重叠IO使用事件通知WSAWaitForMultipleEvents只能等待WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS（64）个事件。这限制了服务器提供服务的客户端的数量。事件对象、套接字和WSAOVERLAPPED结构必须一一对应关系，如果出现一点疏漏将会导致严重的后果。 本次实验中，我们通过一步步的实验，调试，发现问题，查找资料，发现错误，调试改进，直到最后完成整个实验，从实验中巩固学习到的知识，并将它适当运用，达成目标。在老师的细心指导下，与同学的配合联机调试下，此次实验，圆满完成，收益良多。 7主要参考资料 网络应用与开发