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完成端口中的單句柄數據結構與單IO數據結構的理解與設計

本文作者:sodme
本文出處:http://blog.csdn.net/sodme
聲明:本文可以不經作者同意任意轉載、復制、傳播,但任何對本文的引用均須保留本文的作者、出處及本行聲明信息!謝謝!

  完成端口模型,針對于WIN平臺的其它異步網絡模型而言,最大的好處,除了性能方面的卓越外,還在于完成端口在傳遞網絡事件的通知時,可以一并傳遞與此事件相關的應用層數據。這個應用層數據,體現在兩個方面:一是單句柄數據,二是單IO數據。

  GetQueuedCompletionStatus函數的原型如下:
  WINBASEAPI
  BOOL
  WINAPI
  GetQueuedCompletionStatus(
      IN  HANDLE CompletionPort,
      OUT LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,
      OUT PULONG_PTR lpCompletionKey,
      OUT LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
      IN  DWORD dwMilliseconds
     );
  其中,我們把第三個參數lpCompletionKey稱為完成鍵,由它傳遞的數據稱為單句柄數據。我們把第四個參數lpOverlapped稱為重疊結構體,由它傳遞的數據稱為單IO數據。

  以字面的意思來理解,lpCompletionKey內包容的東西應該是與各個socket一一對應的,而lpOverlapped是與每一次的wsarecv或wsasend操作一一對應的。

  在網絡模型的常見設計中,當一個客戶端連接到服務器后,服務器會通過accept或AcceptEx創建一個socket,而應用層為了保存與此socket相關的其它信息(比如:該socket所對應的sockaddr_in結構體數據,該結構體內含客戶端IP等信息,以及為便于客戶端的邏輯包整理而準備的數據整理緩沖區等),往往需要創建一個與該socket一一對應的客戶端底層通信對象,這個對象可以負責保存僅在網絡層需要處理的數據成員和方法,然后我們需要將此客戶端底層通信對象放入一個類似于list或map的容器中,待到需要使用的時候,使用容器的查找算法根據socket值找到它所對應的對象然后進行我們所需要的操作。

  讓人非常高興的是,完成端口“體貼入微”,它已經幫我們在每次的完成事件通知時,稍帶著把該socket所對應的底層通信對象的指針送給了我們,這個指針就是lpCompletionKey。也就是說,當我們從GetQueuedCompletionStatus函數取得一個數據接收完成的通知,需要將此次收到的數據放到該socket所對應的通信對象整理緩沖區內對數據進行整理時,我們已經不需要去執行list或map等的查找算法,而是可以直接定位這個對象了,當客戶端連接量很大時,頻繁查表還是很影響效率的。哇哦,太帥了,不是嗎?呵呵。

  基于以上的認識,我們的lpCompletionKey對象可以設計如下:
  typedef struct PER_HANDLE_DATA
  {
    SOCKET socket;             //本結構體對應的socket值
    sockaddr_in addr;          //用于存放客戶端IP等信息
    char DataBuf[ 2*MAX_BUFFER_SIZE ];  //整理緩沖區,用于存放每次整理時的數據
  }

  PER_HANDLE_DATA與socket的綁定,通過CreateIOCompletionPort完成,將該結構體地址作為該函數的第三個參數傳入即可。而PER_HANDLE_DATA結構體中addr成員,是在accept執行成功后進行賦值的。DataBuf則可以在每次WSARecv操作完成,需要整理緩沖區數據時使用。

  下面我們再來看看完成端口的收、發操作中所使用到的重疊結構體OVERLAPPED。

  關于重疊IO的知識,請自行GOOGLE相關資料。簡單地說,OVERLAPPED是應用層與核心層交互共享的數據單元,如果要執行一個重疊IO操作,必須帶有OVERLAPPED結構。在完成端口中,它允許應用層對OVERLAPPED結構進行擴展和自定義,允許應用層根據自己的需要在OVERLAPPED的基礎上形成新的擴展OVERLAPPED結構。一般地,擴展的OVERLAPPED結構中,要求放在第一個的數據成員是原OVERLAPPED結構。我們可以形如以下方式定義自己的擴展OVERLAPPED結構:
  typedef struct PER_IO_DATA
  {
    OVERLAPPED ovl;
    WSABUF           buf;
    char                    RecvDataBuf[ MAX_BUFFER_SIZE ];   //接收緩沖區
    char                    SendDataBuf[ MAX_BUFFER_SIZE ];   //發送緩沖區
    OpType              opType;                                                       //操作類型:發送、接收或關閉等
  }
  
  在執行WSASend和WSARecv操作時,應用層會將擴展OVERLAPPED結構的地址傳給核心,核心完成相應的操作后,仍然通過原有的這個結構傳遞操作結果,比如“接收”操作完成后,RecvDataBuf里存放便是此次接收下來的數據。

  根據各自應用的不同,不同的完成端口設計者可能會設計出不同的PER_HANDLE_DATA
和PER_IO_DATA,我這里給出的設計也只是針對自己的應用場合的,不一定就適合你。但我想,最主要的還是要搞明白PER_HANDLE_DATA和PER_IO_DATA兩種結構體的含義、用途,以及調用流程。
posted on 2007-06-02 23:19 譚文政 閱讀(907) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 網絡編程vc++.net
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