IOCP模型

IOCP ：输入输出完成端口。

是支持多个同时发生的异步I/O操作的应用程序编程接口，IOCP特别适合C/S模式网络服务器端模型。

因为，让每一个socket有一个线程负责同步（阻塞）数据处理，one-thread-per-client的缺点是：一是如果连入的客户多了，就需要同样多的线程；二是不同的socket的数据处理都要线程切换的代价。
最佳线程数量=cpu内核数量*2

一个IOCP对象，在操作系统中可关联着多个Socket和（或）文件控制端。 IOCP对象内部有一个先进先出（FIFO）队列，用于存放IOCP所关联的输入输出端的服务请求完成消息。请求输入输出服务的进程不接收IO服务完成通知，而是检查IOCP的消息队列以确定IO请求的状态。

队列有消息： （线程池中的）多个线程负责从IOCP消息队列中取走完成通知并执行数据处理；
如果队列中没有消息，那么线程阻塞挂起在该队列。这些线程从而实现了负载均衡。

IOCP是一个内核对象，但是他是一个不需要安全属性的Windows内核对象

常用IOCP函数

使用IOCP模型，首先必须创建（或者关联）一个IOCP对象（与文件句柄）：

HANDLE CreateIoCompletionPort([in]           HANDLE    FileHandle,//要关联的文件句柄[in, optional] HANDLE    ExistingCompletionPort,//完成端口句柄[in]           ULONG_PTR CompletionKey,//完成键[in]           DWORD     NumberOfConcurrentThreads//允许的最大线程数
);

CreateIoCompletionPort 函数创建 IOCP完成端口并将其与指定的文件句柄相关联，或者创建一个新的未被关联的IOCP对象。

参数一：接受一个文件句柄或者为NULL。文件句柄：将其与一个已存在的IOCP对象相关联； NULL：创建一个新的IOCP对象。
参数二：接受一个现有IOCP对象或 NULL 的句柄。现有IOCP对象：将其与一个文件句柄相关联；NULL：创建一个新的IOCP对象。
参数三：指定文件句柄的每个 I/O 完成数据包中包含的每句柄用户定义完成密钥。如果是关联已存在文件句柄，则此参数为此文件句柄，否则为空。
参数四：一个IOCP允许处理的最大线程数，NULL为系统默认。

获取IOCP的消息队列：

BOOL GetQueuedCompletionStatus([in]  HANDLE       CompletionPort,//IOCP对象句柄LPDWORD      lpNumberOfBytesTransferred,//IO操作传输的字节数[out] PULONG_PTR   lpCompletionKey,//发送消息方[out] LPOVERLAPPED *lpOverlapped,//接受消息，并且存储消息的结构体指针[in]  DWORD        dwMilliseconds//接受等待时间
);

GetQueuedCompletionStatus 函数尝试从指定的 I/O 完成端口取消 I/O 完成数据包的排队。
如果没有排队的完成数据包，该函数将等待与完成端口关联的挂起 I/O 操作完成。

说白了就是接收从指定的发送方发送的消息，并且取消排队。

参数一：正在操作的IOCP对象。
参数二：准备从发送方接收的数据的字节数量，接收成功返回接收的字节数，失败返回NULL，表示读取失败。
参数三：指定的消息发送方，即客户端。
参数四：接收消息的一个结构体，消息信息都存储在这个结构体中。
参数五：等待的时间，相当于WaitForSingleoObect的函数等待。

基于IOCP的网络聊天室

服务器端

#include <WinSock2.h>
#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <ws2tcpip.h>
#include <vector>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")std::vector<SOCKET> Vec_Socket;typedef struct My_Overlapped
{OVERLAPPED wsaoverlapped;WSABUF wsabuf;
}My_Overlapped,*PMy_Overlapped;DWORD WINAPI DoMessage(LPVOID lpParameter
)
{HANDLE SocketHandle = (HANDLE)lpParameter;BOOL Result = FALSE;PMy_Overlapped myOverlapped = nullptr;DWORD NumOfReadISze = 0;ULONG_PTR ComplixKey = 0;DWORD Flags = 0;//指向接收与 I / O 操作已完成的文件句柄关联的完成键值的变量的指针ULONG_PTR client{ 0 };while (true){//等待消息的读入Result =  GetQueuedCompletionStatus(SocketHandle,&NumOfReadISze,&client,      //从每一个客户句柄里读取信息(LPOVERLAPPED*)&myOverlapped,INFINITE);if (Result && NumOfReadISze > 0){for (UINT i = 0; i < Vec_Socket.size(); i++){//发送消息if (Vec_Socket[i] != client){//句柄不是你自己，往其他人客户端发送消息send(Vec_Socket[i], myOverlapped->wsabuf.buf, myOverlapped->wsabuf.len, NULL);}}//清空缓冲区memset(myOverlapped->wsabuf.buf, 0, 0x100);memset(&myOverlapped->wsaoverlapped, 0, sizeof(OVERLAPPED));WSARecv(client,&myOverlapped->wsabuf,1,&NumOfReadISze,&Flags,(LPWSAOVERLAPPED)myOverlapped,NULL);}else{//卸载客户端for (UINT i = 0; i < Vec_Socket.size(); i++){if (Vec_Socket[i] == client){closesocket(client);printf("客户端%u断开了连接\n", Vec_Socket[i]);Vec_Socket.erase(Vec_Socket.begin() + i);}}}}return 1;
}int main()
{// 创建IOCP对象HANDLE IOCP =  CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,NULL,NULL,NULL);if (!IOCP){printf("IOCP创建失败!\n");return 0;}//获取CPU的内核处理器数量SYSTEM_INFO system_info{ 0 };GetNativeSystemInfo(&system_info);for (UINT i = 0; i < system_info.dwNumberOfProcessors*2; i++){CreateThread(NULL,NULL,DoMessage,(LPVOID)IOCP,   //IOCP传入NULL,NULL);}//1. 初始化网络环境WSADATA WsaData{ 0 };WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), //套接字&WsaData);//2. 创建socket套接字//创建绑定到特定传输服务提供者的套接字。SOCKET serve = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);//3. 绑定端口号IP地址sockaddr_in serverAddr{ 0 };serverAddr.sin_family = AF_INET;         //地址族serverAddr.sin_port = htons(666); //端口号//inet_pton：标准文本呈现形式中将 IPv4 或 IPv6 Internet 网络地址转换为其数字二进制形式inet_pton(AF_INET, "172.20.230.126", &serverAddr.sin_addr);//bind：绑定函数将本地地址与套接字相关联。bind(serve, (sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr));//4. 监听//侦听函数将套接字置于侦听传入连接的状态。listen(serve, SOMAXCONN);sockaddr_in ClientAddr{ 0 };int SockSize = sizeof(ClientAddr);//5. 接收会话while (1){//连接客户端与服务器，返回客户端句柄SOCKET client = accept(serve, //标识已使用监听函数处于侦听状态的套接字(sockaddr*)&ClientAddr,&SockSize);//保存所有的客户端句柄于一个容器中Vec_Socket.push_back(client);//将SOCKET关联到IOCPCreateIoCompletionPort((HANDLE)client,IOCP,client,NULL);PMy_Overlapped MyOverlapped = new My_Overlapped{ 0 };MyOverlapped->wsabuf.buf = new char[0x100] {0};MyOverlapped->wsabuf.len = 0x100;    //缓冲区的长度    DWORD RealSize = 0;DWORD Flags = 0;//接收消息WSARecv(client,&MyOverlapped->wsabuf,1,&RealSize,&Flags,(LPWSAOVERLAPPED)MyOverlapped,NULL);printf("服务器%u连接到了客户端\n", client);}closesocket(serve);system("pause");return 0;
}

客户端

#include <WinSock2.h>
#include <Windows.h>
#include <WS2tcpip.h>
#include <iostream>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")DWORD WINAPI GetMessageAAA(LPVOID lpParameter
)
{SOCKET Socket = (SOCKET)lpParameter;CHAR DstBuff[0x100]{ 0 };while (recv(Socket, DstBuff, 0x100, NULL) > 0){printf("接收：%s\n", DstBuff);}return 1;
}int main()
{//1. 初始化网络连接WSADATA WsaData{ 0 };WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &WsaData);//2. 创建SOCKET套接字SOCKET serve = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);//3. 绑定IP地址sockaddr_in serveAddr{ 0 };serveAddr.sin_family = AF_INET;             //地址族serveAddr.sin_port = htons(666);  //端口号inet_pton(AF_INET, "172.20.230.126", &serveAddr.sin_addr);//连接服务器//connect函数建立与指定套接字的连接。int result = connect(serve, (sockaddr*)&serveAddr, sizeof(serveAddr));if (result != 0) //未发生错误，返回零{printf("连接失败!\n");system("pause");return 0;}//创建线程HANDLE Thread = CreateThread(NULL,NULL,GetMessageAAA,(LPVOID)serve,   //传入当前的客户端句柄NULL,NULL);CHAR lpBuff[0x100]{ 0 };while (scanf("%s", lpBuff) && strcmp(lpBuff, "exit")){send(serve, lpBuff, strlen(lpBuff)+1, NULL);}system("pause");closesocket(serve);return 0;
}

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IOCP模型

常用IOCP函数

基于IOCP的网络聊天室

服务器端

客户端

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