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            WisKeyのLullaby

            huangwei.pro 『我失去了一只臂膀』「就睜開了一只眼睛」

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            “我該走哪條路?”
            “這取決于你要去哪里。”
            “我只想能到某個地方。”
            “只要你走的夠遠,你始終能到達那個地方。”

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            09.6 畢業于杭州電子科技大學
            進入網易杭州研究院工作至今

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            http://blog.huang-wei.com/2010/11/21/winsock-io/


            Windows Socket IO 模型

            套接字架構

            應用程序使用Winsock與傳輸協議驅動溝通時AFD.SYS負責緩沖區的管理。這就意味著當一個程序調用send或者WSASend發送數據時,數據將被復制到AFD.SYS它自己的內部緩沖區中(依賴SO_SNDBUF的設置)WSASend調用立即返回。然后AFD.SYS在程序后臺將數據發送出去。當然,如果程序想要處理一個比SO_SNDBUF設置的緩沖區需求更大的發送請求,WSASend的調用就會阻塞直到所有的數據都被發送出去。

            類似的,從遠程客戶端接收數據時,只要SO_RCVBUF設置的緩沖區還沒有滿,AFD.SYS就會將數據復制進它自己的緩沖區直到所有的發送都已完成。當程序調用recv或者是WSARecv,數據就從AFD.SYS的緩沖區復制到了程序提供的緩沖區中了。

            使用Winsock的時候還會間接碰到另外兩種資源的限制。第一個頁面鎖定的限制。注意重疊操作可能偶然性地以ERROR_INSUFFICIENT_RESOURCES調用失敗,這基本上意味著有太多的發送和接收操作在等待中。另外一個限制是操作系統的非分頁池(non-paged pool)的限制。

            阻塞模型

            int recv(
            SOCKET s,
            char* buf,
            int len,
            int flags
            );
            int send(
            SOCKET s,
            const char* buf,
            int len,
            int flags
            );

            這種方式最為大家熟悉,Socket默認的就是阻塞模式。

            在recv的時候,Socket會阻塞在那里,直到連接上有數據可讀,把數據讀到buffer里后recv函數才會返回,不然就會一直阻塞在那里。

            如果在主線程中被阻塞,而數據遲遲沒有過來,那么程序就會被鎖死。這樣的問題可以用多線程解決,但是在有多個套接字連接的情況下,這不是一個好的選擇,擴展性很差,而且也容易有鎖的問題。線程過多,也導致上下文切換過于頻繁,導致系統變慢,而且大部分線程是處于非活動狀態的話,這就大大浪費了系統的資源。

            非阻塞模型

            int ioctlsocket(
            IN SOCKET s,
            IN long cmd,
            IN OUT u_long FAR * argp
            );
            #define FIONBIO /* set/clear non-blocking i/o */

            調用ioctlsocket函數設置FIONBIO為1就轉為非阻塞模式。

            當recv和send函數沒有準備好數據時,函數不會阻塞,立即返回錯誤值,用GetLastError返回的錯誤碼為WSAEWOULDBLOCK,中文解釋為“無法立即完成一個非阻擋性套接字的操作”。

            當然,這里你可以用非阻塞模擬阻塞模式,就是用while循環不停調用recv,直到recv返回成功為止。這樣的效率也不高,但好處在于你能在沒接收到數據時,有空進行其他操作,或者直接Sleep。

            Select模型

            int select(
            int nfds,
            fd_set* readfds,
            fd_set* writefds,
            fd_set* exceptfds,
            const struct timeval* timeout
            );

            Select模型是非阻塞的,函數內部自動檢測WSAEWOULDBLOCK狀態,還能有超時設定。對read,write,except三種事件進行分別檢測,except指帶外數據可讀取,read和write的定義是廣義的,accept,close等消息也納入到read。

            Select函數使用fd_set結構,它的結構非常的簡單,只有一個數組和計數器。

            Timeval結構里可以設置超時的時間。

            Select函數返回值表示集合中有事件觸發的sock總數,其余操作使用fd_set的宏來完成。

            #ifndef FD_SETSIZE
            #define FD_SETSIZE      64
            #endif /* FD_SETSIZE */

            typedef struct fd_set {
            u_int fd_count;               /* how many are SET? */
            SOCKET  fd_array[FD_SETSIZE];   /* an array of SOCKETs */
            } fd_set;

            FD_CLR(s, *set)
            FD_ISSET(s, *set)
            FD_SET(s, *set)
            FD_ZERO(*set)

            Select模型流程如下:

            fd_set fdread;
            timeval tv = {1, 0};
            while (1) {
            // 初始化fd_set
            FD_ZERO(&fdread);
            for (int i = 0; i < nSock; i ++)
            FD_SET(socks[i], &fdread);
            // 等待事件觸發,或超時返回
            int ret = select(0, &fdread, NULL, NULL, &tv);
            for (int i = 0; ret > 0 && i < nSock; i ++)
            // 檢測哪個sock有事件觸發
            if (FD_ISSET(socks[i], &fdread)) {
            read_buf(socks[i]);
            ret –;
            }
            }

            其實select的原理就是對sock集合進行掃描,有事件或者超時則退出,所以select的效率也是和sock數量成線性關系,而且需要我們自己循環檢查哪個sock有事件發生。

            它的優點是模型簡單,過程清晰,容易管理,支持多個sock服務。缺點也很明顯,本質還是個循環的改進版本,而且fd_set里最多只能放64個sock,還有它無法很好的支持sock事件的先后順序。

            WSAAsynSelect模型

            WSAAsynSelect是Windows特有的,可以在一個套接字上接收以Windows消息為基礎的網絡事件通知。該模型的實現方法是通過調用WSAAsynSelect函數自動將套接字設置(轉變)為非阻塞模式,并向Windows注冊一個或多個網絡事件lEvent,并提供一個通知時使用的窗口句柄hWnd。當注冊的事件發生時,對應的窗口將收到一個基于消息的通知wMsg。

            int WSAAsyncSelect(
            SOCKET s,
            HWND hWnd,
            unsigned int wMsg,
            long lEvent
            );

            WSAAsyncSelect模型流程如下:

            #define WM_SOCKET WM_USER+1

            int WINAPI WinMain(HINSTANCE hINstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow) {
            SOCKET Listen;
            HWND Window;
            // 創建窗口,綁定上WinProc
            // 創建sock
            WSAStartup(…);
            Listen = Socket();
            bind(…);
            WSAAsyscSelect(Listen, Window, WM_SOCKET, FD_ACCEPT | FD_CLOSE);
            listen(Listen, 5);
            }

            BOOL CALLBACK WinProc(HWND hDlg, WORD wMsg, WORD wParam, DWORD lParam) {
            SOCKET Accept;
            switch(wMsg) {
            case WM_SOCKET:
            // lParam的高字節包含了可能出現的任何的錯誤代碼
            // lParam的低字節指定已經發生的網絡事件
            // 發生錯誤
            if(WSAGETSELECTERROR(lParam)) {
            closesocket…
            }
            // 事件觸發
            switch( WSAGETSELECTEVENT(lParam) ) {
            case FD_ACCEPT:
            case FD_READ:
            case FD_WRITE:
            }
            }
            }

            WSAAsyncSelect是模仿Windows消息機制來實現的,使用起來很方便,僅僅只是在消息處理中加入了對WM_SOCKET的處理,這樣就能嚴格得按先后順序處理sock事件。

            MFC中的CSOCKET也采用了這個模型。

            lEvent事件表:

            FD_READ 應用程序想要接收有關是否可讀的通知,以便讀入數據
            FD_WRITE 應用程序想要接收有關是否可寫的通知,以便寫入數據
            FD_OOB 應用程序想接收是否有帶外(OOB)數據抵達的通知
            FD_ACCEPT 應用程序想接收與進入連接有關的通知
            FD_CONNECT 應用程序想接收與一次連接或者多點join操作完成的通知
            FD_CLOSE 應用程序想接收與套接字關閉有關的通知
            FD_QOS 應用程序想接收套接字“服務質量”(QoS)發生更改的通知
            FD_GROUP_QOS 應用程序想接收套接字組“服務質量”發生更改的通知(現在沒什么用處,為未來套接字組的使用保留)
            FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE 應用程序想接收在指定的方向上,與路由接口發生變化的通知
            FD_ADDRESS_LIST_CHANGE 應用程序想接收針對套接字的協議家族,本地地址列表發生變化的通知

            只有在以下3種條件下,會發送FD_WRITE事件:

            1. 使用connect。連接首次被建立。
            2. 使用accept。套接字被接受。
            3. 使用send,sendto。

            它的缺點就是,每個sock事件處理需要一個窗口句柄,如果sock很多的情況下,資源和性能可想而知了。

            WSAEventSelect模型

            WSAEventSelect模型類似WSAAsynSelect模型,但最主要的區別是網絡事件發生時會被發送到一個Event對象句柄,而不是發送到一個窗口。這樣你就可以使用Event對象的特性了。但WSAEventSelect模型明顯復雜很多。

            它需要由以下函數一起完成。

            // 1. 創建事件對象來接收網絡事件:
            WSAEVENT WSACreateEvent( void );
            // 2. 將事件對象與套接字關聯,同時注冊事件,使事件對象的工作狀態從未傳信轉變未已傳信。
            int WSAEventSelect( SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents );
            // 3. I/O處理后,設置事件對象為未傳信
            BOOL WSAResetEvent( WSAEVENT hEvent );
            // 4. 等待網絡事件來觸發事件句柄的工作狀態:
            DWORD WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents,const WSAEVENT FAR * lphEvents, BOOL fWaitAll,DWORD dwTimeout, BOOLfAlertable );
            // 5.  獲取網絡事件類型
            int WSAEnumNetworkEvents( SOCKET s, WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents );

            WSACreateEvent其實跟CreateEvent的效果類似,返回的WSAEVENT類型其實就是HANDLE類型,所以可以直接使用CreateEvent創建特殊的Event。

            sock和Event對象是對應的,當一個套接字有事件發生,WSAWaitForMultipleEvents返回相應的值,通過這個值來索引這個套接字。 但它也和select一樣,在Event數組大小上也有限制,MAXIMUM_WAIT_OBJECTS的值為64。

            有了Event對象的支持,signaled/non-signaled和manual reset/auto reset的概念也就可以應用到程序里,這樣能使sock事件處理的方式比較豐富靈活。而且它也能嚴格按先后順序處理sock事件。

            閃電郵PushMail的處理就是WSAEventSelect模型。

            Over-Lapped IO模型

            它和之前模型不同的是,使用重疊模型的應用程序通知緩沖區收發系統直接使用數據,也就是說,如果應用程序投遞了一個10KB大小的緩沖區來接收數據,且數據已經到達套接字,則該數據將直接被拷貝到投遞的緩沖區。之前的模型都是在套接字的緩沖區中,當通知應用程序接收后,在把數據拷貝到程序的緩沖區。

            這種模型適用于除WindowsCE外的其他Windows平臺,該模型是以Windows的重疊IO機制為基礎,通過ReadFile和WriteFile,針對設備執行IO操作。

            早先這種機制是用于文件IO,在Socket IO和文件IO統一接口之后,這種機制也被引入Socket IO。但這類模型的實現就相對復雜多了。

            有兩個方法可以實現重疊IO請求的完成情況(接到重疊操作完成的通知):

            1. 事件對象通知(event object notification)。
            2. 完成例程(completion routines)。注意,這里并不是完成端口。

            WSAOVERLAPPED

            重疊結構是不得不提的,之后的完成端口模型也需要用到。這個結構等同于OVERLAPPED。

            typedef struct _WSAOVERLAPPED {
            DWORD Internal;
            DWORD InternalHigh;
            DWORD Offset;
            DWORD OffsetHigh;
            WSAEVENT hEvent; // 只關注這個參數,用來關聯WSAEvent對象
            } WSAOVERLAPPED, *LPWSAOVERLAPPED;

            使用重疊結構,我們常用的send, sendto, recv, recvfrom也都要被WSASend, WSASendto, WSARecv, WSARecvFrom替換掉了,是因為它們的參數中都有一個Overlapped參數。

            int WSARecv(
            SOCKET s, // [in] 套接字
            LPWSABUF lpBuffers, // [in,out] 接收緩沖區,WSABUF的數組
            DWORD dwBufferCount, // [in] 數組中WSABUF的數量
            LPDWORD lpNumberOfBytesRecvd, // [out] 此刻函數所接收到的字節數
            LPDWORD lpFlags,             // [in,out] 這里設置為0 即可
            LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,  // [in] 綁定重疊結構
            LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine

            // [in] 完成例程中將會用到的參數
            );

            沒有錯誤且收取立刻完成時,返回值為0,否則是SOCKET_ERROR。常見的錯誤碼是WSA_IO_PENDING,表示重疊操作正在進行。相應的其他函數也是類似參數,具體參考MDSN。

            獲取重疊操作的結果,由WSAWaitForMultipleEvents函數來完成。

            BOOL WSAGetOverlappedResult(
            SOCKET s, // [in] 套接字
            LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, // [in] 要查詢的重疊結構的指針
            LPDWORD lpcbTransfer,// [out] 本次重疊操作的實際接收(或發送)的字節數
            BOOL fWait, // [in] 設置為TRUE,除非重疊操作完成,否則函數不會返回
            // 設置FALSE,而且操作仍處于掛起狀態,那么函數就會返回FALSE,錯誤為WSA_IO_INCOMPLETE
            LPDWORD lpdwFlags // [out] 負責接收結果標志
            );

            事件通知

            事件等待函數和WaitForMultipleObjects類似。

            DWORD WSAWaitForMultipleEvents(
            DWORD cEvents, // [in] 等候事件的總數量
            const WSAEVENT* lphEvents, // [in] 事件數組的指針
            BOOL fWaitAll, // [in] 是否等待所有事件
            DWORD dwTimeout, // [in] 超時時間
            BOOL fAlertable // [in] 在完成例程中會用到這個參數
            );

            返回值有這么幾個:

            WSA_WAIT_TIMEOUT 超時,我們要繼續Wait
            WSA_WAIT_FAILED 出現錯誤
            WAIT_IO_COMPLETION 一個或多個完成例程入隊列執行
            WSA_WAIT_EVENT_0 ~ (WSA_WAIT_EVENT_0 + cEvents – 1) 觸發的事件下標

            事件通知的重疊IO模型大致流程如下:

            // 1. 建立并初始化buf和overlap
            WSAOVERLAPPED Overlap;
            WSABUF DataBuf;
            char* SendBuf = new char[BufLen];
            DWORD Flags = 0;

            DataBuf.len = BufLen;
            DataBuf.buf = SendBuf;
            Overlap.hEvent = EventArray[dwEventTotal ++] = WSACreateEvent();

            // 2. 在套接字上投遞WSARecv請求
            int ret = WSARecv(Sock, &DataBuf, 1, &NumberOfBytesRecvd,
            &Flags, &Overlap, NULL);
            if (ret == SOCKET_ERROR && WSAGetLastError() != WSA_IO_PENDING)
            error_handle(…);

            // 3. 等待事件通知
            DWORD dwIndex = WSAWaitForMultipleEvents(dwEventTotal,EventArray,     FALSE, WSA_INFINITE, FALSE);
            if (dwIndex == WSA_WAIT_FAILED || dwIndex == WSA_WAIT_TIMEOUT)
            error_handle(…);
            dwIndex -= WSA_WAIT_EVENT_0;

            // 4. 重置事件對象
            WSAResetEvent(EventArray[dwIndex]);

            // 5. 取得重疊調用的返回狀態
            DWORD dwBytesTransferred;
            WSAGetOverlappedResult(Sock, Overlap, &dwBytesTransferred, TRUE, &Flags);
            if (dwBytesTransferred == 0)
            closesocket(Sock);

            dosomething(…);

            如果是服務端使用事件通知模型,則需要再起一個線程來循環Wait事件通知,主線程則接受請求的連接。

            實際編碼過程中,要注意緩沖區不要搞錯,因為全都需要自己來管理,稍有不慎就容易寫臟數據和越界。還要注意WSARecv時,可能立即有數據返回的情況,即返回值為0且NumberOfBytesRecvd > 0。

            完成例程

            完成例程(Completion Routine),不是完成端口。它是使用APC(Asynchronous Procedure Calls)異步回調函數來實現,大致流程和事件通知模型差不多,只不過WSARecv注冊時,加上了lpCompletionRoutine參數。

            Void CALLBACK CompletionROUTINE(
            DWORD dwError, // [in] 標志咱們投遞的重疊操作完成的狀態
            DWORD cbTransferred, // [in] 重疊操作期間,實際傳輸的字節量是多大
            LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, // [in] 傳遞到最初IO調用的重疊結構
            DWORD dwFlags  // [in] 返回操作結束時可能用的標志(一般沒用)
            );

            但完成例程有一個比較隱晦的地方,就是APC機制本身。

            APC機制

            ReadFileEx / WriteFileEx在發出IO請求的同時,提供一個回調函數(APC過程),當IO請求完成后,一旦線程進入可告警狀態,回調函數將會執行。

            以下五個函數能夠使線程進入告警狀態:

            SleepEx

            WaitForSingleObjectEx

            WaitForMultipleObjectsEx

            SignalObjectAndWait

            MsgWaitForMultipleObjectsEx

            線程進入告警狀態時,內核將會檢查線程的APC隊列,如果隊列中有APC,將會按FIFO方式依次執行。如果隊列為空,線程將會掛起等待事件對象。以后的某個時刻,一旦APC進入隊列,線程將會被喚醒執行APC,同時等待函數返回WAIT_IO_COMPLETION。

            回到完成例程的話題上。

            需要一個輔助線程,輔助線程的工作是判斷有沒有新的客戶端連接被建立,如果有,就為那個客戶端套接字激活一個異步的WSARecv操作,然后調用SleepEx使線程處于一種可警告的等待狀態,以使得I/O完成后 CompletionROUTINE可以被內核調用,而CompletionROUTINE會在當初激活WSARecv異步操作的代碼的同一個線程之內!而且調用SleepEx時,需要把bAlertable參數設為TRUE,這樣當有APC喚醒時立即調用完成例程,否則例程就不會被執行。當然也可以使用WSAWaitForMultipleEvents函數,但這樣就需要一個事件對象。

            從圖中就能看到CompletionROUTINE是在輔助線程(調用過WSARecv)里執行的。

            Completion Port模型

            “完成端口”模型是迄今為止最為復雜的一種I/O模型。

            假若一個應用程序同時需要管理為數眾多的套接字,那么采用這種模型,往往可以達到最佳的系統性能!它能最大限度的減少上下文切換的同時最大限度的提高系統并發量。但不幸的是,該模型只適用于Windows NT和Windows 2000操作系統。

            因其設計的復雜性,只有在你的應用程序需要同時管理數百乃至上千個套接字的時候,而且希望隨著系統內安裝的CPU數量的增多,應用程序的性能也可以線性提升,才應考慮采用“完成端口”模型。

            要記住的一個基本準則是,假如要為Windows NT或Windows 2000開發高性能的服務器應用,同時希望為大量套接字I/O請求提供服務(Web服務器便是這方面的典型例子),那么I/O完成端口模型便是最佳選擇!

            完成端口是一種WINDOWS內核對象。完成端口用于異步方式的重疊I/O。簡單地,可以把完成端口看成系統維護的一個隊列,操作系統把重疊IO操作完成的事件通知放到該隊列里,由于是暴露 “操作完成”的事件通知,所以命名為“完成端口”(Completion Ports)。

            完成端口內部提供了線程池的管理,可以避免反復創建線程的開銷,同時可以根據CPU的個數靈活的決定線程個數,而且可以讓減少線程調度的次數從而提高性能。

            它需要以下函數的支持,CreateIoCompletionPort函數用于創建和綁定完成端口。

            HANDLE CreateIoCompletionPort(
            HANDLE FileHandle, // [in] IO句柄對象,這里是套接字
            HANDLE ExistingCompletionPort, // [in] 完成端口
            ULONG_PTR CompletionKey, // [in] 自定義數據指針
            DWORD NumberOfConcurrentThreads // [in] 最大線程數,0為自動
            );

            我們還需要類似WSAGetOverlappedResult的函數來獲取完成端口的狀態。

            BOOL GetQueuedCompletionStatus(
            HANDLE CompletionPort, // [in] 完成端口
            LPDWORD lpNumberOfBytes, // [out] 此次IO操作的字節數
            PULONG_PTR lpCompletionKey, // [out] 自定義數據指針,CreateIoCompletionPort初始化的
            LPOVERLAPPED* lpOverlapped, // [out] 投遞請求時的重疊結構指針
            DWORD dwMilliseconds // [in] 超時設置
            );

            還有PostQueuedCompletionStatus函數,能模擬一個完成的重疊I/O操作。我們可以當成類似PostMessage的函數,以此控制工作線程。

            BOOL PostQueuedCompletionStatus(
            HANDLE CompletionPort, // [in] 完成端口
            DWORD dwNumberOfBytesTransferred, // [in] 此次IO操作的字節數
            ULONG_PTR dwCompletionKey, // [in] 自定義數據指針
            LPOVERLAPPED lpOverlapped // [in] 重疊結構指針
            );

            完成端口模型大致流程如下:

            // 1. 參數設空,就能創建完成端口
            HANDLE CompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,NULL,NULL,0);
            // 2. 創建工作線程
            DWORD dwThreadId;
            SYSTEM_INFO sysinfo;
            GetSystemInfo(&sysinfo);
            for (int i = 0; i < sysinfo.dwNumberOfProcessors; i++)
            CreateThread(NULL, 0, iocp_work_thread, CompletionPort, 0, &dwThreadId);

            // 3. 建立并初始化buf和overlap(參照重疊IO)

            // 4. 將套接字綁定到完成端口
            CreateIoCompletionPort((HANDLE)Sock,CompletionPort,Sock,0);

            // 5. 在套接字上投遞WSARecv請求(參照重疊IO)

            // 6. 在工作線程中取本次I/O的相關信息
            GetQueuedCompletionStatus(CompletionPort,&dwBytesTransferred,
            (DWORD*)&Sock,(LPOVERLAPPED*)&lpPerIOData,INFINITE);
            if (dwBytesTransferred == 0)
            closesocket(Sock);
            dosomething(…);

            測試圖例

            來自于《Windows網絡編程》的數據。

            1. 阻塞模型難以應對大規模的客戶連接,因為它在創建線程上耗費了太多的系統資源。因此,服務器創建太多的線程后,再調用CreateThread函數時,將返回ERROR_NOT_ENOUGH_MEMORY的錯誤,那些發出連接請求的客戶則收到WSAECONNREFUSED的錯誤提示,表示連接的嘗試被拒絕。其并發處理量是極難突破的。
            2. 非阻塞模型和Select模型的性能要比阻塞模式稍好,但是占用了太多的CPU處理時間。瓶頸在于,fd_set集合的線性掃描上。還需要注意的一個問題就是,非分頁池(即直接在物理內存中分配的內存)的使用極高。這是因為AFD(Ancillary Function Driver,由afd.sys提供的支持Windows Sockets應用程序的底層驅動程序,其中運行在內核模式下afd.sys驅動程序主要管理Winsock TCP/IP通信)和TCP都將使用I/O緩存,因為服務器讀取數據的速度是有限的,相對于CPU的處理速度而言,I/O基本是零字節的吞吐量。
            3. 基于Windows消息機制的WSAAsyncSelect模型能夠處理一定的客戶連接量,但是擴展性也不是很好。因為消息泵很快就會阻塞,降低了消息處理的速度。在幾次測試中,服務器只能處理大約1/3的客戶端連接。過多的客戶端連接請求都將返回錯誤提示碼WSAECONNREFUSED。上表中的數據可以發現,對那些已經建立的連接,其平均吞吐量也是極低的。
            4. 基于事件通知的WSAEventSelect模型表現得出奇的不錯。在所有的測試中,大多數時候,服務器基本能夠處理所有的客戶連接,并且保持著較高的數據吞吐量。這種模型的缺點是,每當有一個新連接時,需要動態管理線程池,因為每個線程只能夠等待64個事件對象。但最后,服務器不能再接受更多的連接,原因是WSAENOBUFS(無可用的緩沖區空間),套接字無法創建。另外,客戶端程序也達到了極限,不能維持已經建立的連接。
            5. 事件通知的重疊I/O模型和WSAEventSelect模型在伸縮性上差不多。這兩種模型都依賴于等待事件通知的線程池,處理客戶通信時,大量線程上下文的切換是它們共同的制約因素。重疊I/O模型和WSAEventSelect模型的測試結果很相似,都表現得不錯,直到線程數量超過極限。
            6. 例程通知的重疊I/O模型,性能和事件通知的重疊I/O模型相同,但因為以下幾個原因,也不是開發高性能服務器的最佳選擇。首先,許多擴展功能不允許使用APC完成通知。其次,由于APC在系統內部特有的處理機制,應用程序線程可能無限等待而得不到完成通知。當一個線程處于“可警告狀態”時,所有掛起的APC按照先進先出的順序(FIFO)接受處理。
            7. 完成端口模型的是所有I/O模型中性能最佳的。內存使用率(包括用戶分頁池和非分頁池)基本差不多。真正不同的地方,在于對CPU的占用。完成端口模型只占用了60%的CPU,但是在維持同樣規模的連接量時,另外兩種模型(基于事件通知的重疊I/O模型和WSAEventSelect模型)占用更多的CPU。完成端口的另外一個明顯的優勢是,它維持更大的吞吐量。

            總結

            客戶端的選擇

            為了能在一定程度上提升性能,建議使用重疊IO模型或者WSAEventSelect模型。

            如果是窗口程序,且socket不多的情況下,可以使用WSAAsyncSelect模型。

            當然,如果性能啥的都不需要考慮的,那簡潔的Select模式值得被考慮。

            服務端的選擇

            既然是服務端,必然要需要性能不錯的。

            重疊IO模型可以使你在給定的時間段內同時控制多個套接字。

            但是,如果服務器在任意時間里都有大量IO請求,那就用完成端口模型。

            參考

            [1]      Windows核心編程;

            [2]      手把手教你玩轉SOCKET模型之重疊I/O篇;

            http://dev.csdn.net/htmls/39/39122.html

            [3]      手把手教你玩轉網絡編程模型之完成例程(Completion Routine)篇;

            http://blog.csdn.net/PiggyXP/archive/2009/02/19/3910726.aspx

            [4]      Windows Sockets 2.0: Write Scalable Winsock Apps Using Completion Ports;

            http://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/cc302334(en-us).aspx

            [5]      Inside I/O Completion Ports;

            http://hi.baidu.com/jrckkyy/blog/item/401422527c131b070df3e37b.html

            [6]      Windows 2000 非分頁池被 Afd.sys 耗盡;

            http://support.microsoft.com/kb/296265/zh-cn

            [7]      WinSock五種I/O模型的性能分析;

            http://www.rover12421.com/2010/04/02/winsock%E4%BA%94%E7%A7%8Dio%E6%A8%A1%E5%9E%8B%E7%9A%84%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%88%86%E6%9E%90.html


            posted on 2010-11-21 12:10 威士忌 閱讀(7464) 評論(3)  編輯 收藏 引用

            Feedback

            # re: Windows Socket IO 模型 2010-11-22 08:48 billow
            收藏。。。。  回復  更多評論
              

            # re: Windows Socket IO 模型 2010-11-22 12:38 songsu
            不錯。  回復  更多評論
              

            # re: Windows Socket IO 模型 2010-11-26 19:18 Skill
            有點深,有時間慢慢消化吧  回復  更多評論
              

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