IOCP完成端口

异步IO

Windows上使用的高效异步IO模型。

异步：调用函数后会立刻返回，但当函数返回时，当前IO操作并没有完成，只是投递了一个请求（投递到 IOCP中），IOCP会建立连接（创建一个线程），来通知完成的结果。

1. 连接的建立：AcceptEx、ConnectEx
2. 连接的断开：closesocket（同步）、DisconnectEx（异步）
3. 数据接收：WSARecv
4. 数据发送：WSASend

完成端口

• 完成：应用程序向系统发起一个 IO 操作，系统会在操作结束后将IO操作完成的结果通知应用程序。
• 端口：抽象概念，是一种机制。

重叠IO

Overlapped，针对一个socket可以发起多个 IO 操作，无需等待上一个 IO 完成。

（尽管调用 IO 操作是按顺序的，但 IO 操作完成通知是随机的无序的）

编程

//创建重叠socket
SOCKET listensock = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);

bind(...);
listen(...);

//创建IOCP
HANDLE iocp = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, 0, 0, 0);
//绑定
CreateIoCompletionPort((HANDLE)listensock, iocp, NULL, 0);

CreateIoCompletionPort(HANDLE FileHandle, HANDLE ExistingCompletionPort, ULONG_PTR CompletionKey, DWORD NumberOfConcurrentThreads)：

• FileHandle：创建的重叠socket
• ExistingCompletionPort：创建的iocp
• CompletionKey：投递请求时作为参数投递到内核，用户层调用GetQueuedCompletionStatus时又会得到CompletionKey，根据该参数可以跟具体的io请求进行关联，判断到底是那一次投递的io请求，重叠结构也是起类似的作用。
• NumberOfConcurrentThreads：系统允许在完成端口上并发处理IO完成包的最大线程数量。

enum class IO_OP_TYPE{
    IO_ACCEPT,
    IO_SEND,
    IO_RECV,
    IO_CONNECT,
    IO_DISCONNECT
};
//创建重叠结构
typedef struct OverlappedPerIO{
    OVERLAPPED overlapped; //与OverlappedPerIO起始地址是一样的，只要类型转换就可以获取到
    SOCKET socket;
    WSABUF wsaBuf;
    IO_OP_TYPE type;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
};

{
    SOCKET sock = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
    OverlappedPerIO overlap = new OverlappedPerIO;
    ZeroMemory(overlap, sizeof(OverlappedPerIO);
    overlap->socket = sock;
    overlap->wsaBuf.buf = overlap->buffer;
    overlap->type = IO_OP_TYPE::IO_ACCEPT;

    DWORD dwByteRecv = 0;
    //通常要投递多个请求
    for(;;){
        AcceptEx(listensock, sock, overlap->wsaBuf.buf, 0, 
            sizeof(SOCKADDR_IN) + 16, 
            sizeof(SOCKADDR_IN) + 16,
            &dwByteRecv,
            (LPOVERLAPPED)overlap
            );
    }

    //创建线程，线程函数中调用GetQueuedCompletionStatus函数
    while(true){
        //不断接收完成队列中的完成通知
        GetQueuedCompletionStatus(...);
        switch(overlp->type){
            case IO_ACCEPT:
                setsockopt(...);
                //重新设置overlap的type等
                ...
                CreateIoCompletionPort((HANDLE)listensock, iocp, NULL, 0);
                WSARecv(...);//投递接收消息的请求
            break;
            case IO_RECV:
                //取出读到的数据
                cout << overlap->buffer << endl;
                WSASend(...);//投递发送消息的请求
            break;
        }
    }

    //清理
}