完成端口使用總結 (轉(zhuǎn))

本文不是全面介紹完成端口的，只是簡單介紹了一下完成端口和幾個常用概念。本文主要關注完成端口關閉時資源釋放問題。

<!--[if !supportLists]-->基礎介紹

    完成端口——可能是Win32下最復雜的一種I/O模型，Win32下最復雜的內(nèi)核對象。它通過指定數(shù)量的線程對重疊I/O請求進行管理，以便為已經(jīng)完成的I/O請求提供服務，相對其它I/O模型，它管理任意數(shù)目I/O套接字。假若一個應用程序同時需要管理為數(shù)眾多的套接字，那么采用這種模型，往往可以達到最佳的系統(tǒng)性能。

通過CreateIoCompletionPort（唯一一個創(chuàng)建內(nèi)核對象而沒有LPSECURITY_ATTRIBUTES參數(shù)的Win32函數(shù)，這是因為完成端口只應用于進程內(nèi)）來創(chuàng)建I/O完成端口，當你創(chuàng)建一個I/O完成端口時，內(nèi)核實際創(chuàng)建了5個不同的數(shù)據(jù)結構。

• 設備列表。

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• I/O完成隊列（FIFO）。當一個設備的異步I/O請求完成時，系統(tǒng)檢查該設備是否關聯(lián)了一個完成端口，如果是系統(tǒng)向該完成端口的I/O完成隊列加入完成I/O請求項。

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• 等待線程隊列（LIFO）。當線程池中的一個線程調(diào)用GetQueuedCompletionStatus時，調(diào)用線程的線程ID備放入該隊列中。

• 釋放線程隊列（活動線程隊列）。完成端口通過該隊列監(jiān)視和限定活動線程的數(shù)目，這個限定通常是CPU數(shù)目，過多的活動線程沒有實際意義，它會引發(fā)線程切換從而降低性能。

• 暫停線程隊列。當線程調(diào)用了Sleep、WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects等。

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<!--[if !supportLists]-->相關概念

<!--[if !supportLists]-->工作者線程與完成端口

成功創(chuàng)建一個完成端口后，便可開始將套接字句柄與對象關聯(lián)到一起。但在關聯(lián)套接字之前，首先必須創(chuàng)建一個或多個“工作者線程”，以便在I/O請求投遞給完成端口對象后，為完成端口提供服務。

完成端口I/O模型的工作流程如下：

1）  通過CreateIoCompletionPort創(chuàng)建完成端口。

2）  創(chuàng)建工作者線程。

3）  通過CreateIoCompletionPort將完成端口與某一設備相關聯(lián)。

4）  通過WSAXXX發(fā)出異步I/O請求。

5）  在工作者線程中通過調(diào)用GetQueuedCompetionStatus取得完成I/O請求項進行后續(xù)的處理。

<!--[if !supportLists]--> <!--[endif]-->單句柄數(shù)據(jù)和單I/O操作數(shù)據(jù)

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->HANDLE CreateIoCompletionPort(HANDLE FileHandle, HANDLE ExistingCompletionPort,
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->   ULONG_PTR CompletionKey, DWORD NumberOfConcurrentThreads);
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->BOOL GetQueuedCompletionStatus    (HANDLE CompletionPort, LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->    PULONG_PTR lpCompletionKey, LPOVERLAPPED *lpOverlapped, DWORD dwMilliseconds );<!--[if !vml]--><!--[endif]--> 

    GetQueuedCompetionStatus的lpCompletionKey參數(shù)包含了“單句柄數(shù)據(jù)”，它是通過調(diào)用CreateIoCompletionPort來關聯(lián)完成端口與設備時，通過CompletionKey參數(shù)設定的。也就是說這個數(shù)據(jù)特定于設備（這里指套接字）。
    GetQueuedCompetionStatus的lpOverlapped參數(shù)則包含了“單I/O操作數(shù)據(jù)”，在通過該函數(shù)取得I/O完成隊列中的I/O請求完成項后，lpOverlapped指向一個對應了發(fā)起這個I/O請求時傳遞的OVERLAPPED數(shù)據(jù)結構，也就是說這個數(shù)據(jù)特定于I/O請求。
  單句柄數(shù)據(jù)和單I/O數(shù)據(jù)有什么用呢？同過單句柄數(shù)據(jù)我們可以關聯(lián)特定的處理函數(shù)或處理器或其它結構對該句柄之上的I/O進行特定的處理。單I/O數(shù)據(jù)為異步I/O的發(fā)起和完成建立了聯(lián)系，它可以關聯(lián)緩沖區(qū)或處理器（參見ACE_Proactor），方便異步I/O操作。

<!--[if !supportLists]-->需要注意的問題

下面是請求完成通知插入I/O完成隊列的幾種情況：

• 調(diào)用了closesocket
• 調(diào)用了CancelIo
• 發(fā)起I/O請求的線程終止
• 超時
• PostQueuedCompletionStatus
  
• I/O請求正常完成

上述情況除正常完成和PostQueuedCompletionStatus外，其他完成通知會使GetQueuedCompletionStatus返回FALSE，而此時lpOverlapped（超時為NULL）指向未完成I/O請求的單I/O數(shù)據(jù)。明白了這些后，后面講的大多不是問題，講一講加深下印象吧。

<!--[if !supportLists]-->資源管理問題一

• 當I/O請求返回非pending錯誤和GetQueuedCompletionStatus返回FALSE時如果釋放單I/O數(shù)據(jù)占用的資源。（IOCP中的socket錯誤和資源釋放處理方法 ）
• 進行重疊I / O操作的同時，強行釋放一個OVERLAPPED結構。要想避免出現(xiàn)這種情況，最好的辦法是針對每個套接字句柄，調(diào)用closesocket函數(shù)，任何尚未進行的重疊I / O操作都會完成。

<!--[if !supportLists]-->資源管理問題二（關閉完成端口服務）

    我們通常通過調(diào)用PostQueuedCompletionStatus向I/O完成隊列中加入特殊的完成項來結束工作者線程的，此時，對于未完成的I/O請求要分情況處理之：

• 對于在工作者線程中發(fā)起的I/O請求（一般情況下是這樣），隨著該工作者線程的結束這些I/O請求便會完成，那么對于這種情況我們需要另外的線程來做相應的清理工作——通過調(diào)用超時參數(shù)為0的GetQueuedCompletionStatus函數(shù)，遍歷I/O完成隊列，lpOverlapped包含了特定于I/O操作的數(shù)據(jù)。
• 也可在收到關閉通知后，關閉套接字或取消相關的操作使得I/O請求完成并處理之。這需要將這些套接字以及相應的I/O操作記錄下來。

<!--[if !supportLists]-->關于PostQueuedCompletionStatus

由于等待線程隊列是LIFO的，所以該函數(shù)要想通知每個工作者線程是件棘手的事情。

<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->參考文獻

[1]Jeffery Richter.Advanced Windows(3rd Edition),Microsoft Press,1997
[2]Anthony Jones,Jim Ohlund. Network Programming for Microsoft Windows ,Microsoft Press,2002

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posted on 2008-03-05 17:07 大龍 閱讀(8405) 評論(2)  編輯 收藏 引用