Error message here!

Hide Error message here!

忘记密码?

Error message here!

请输入正确邮箱

Hide Error message here!

密码丢失?请输入您的电子邮件地址。您将收到一个重设密码链接。

Error message here!

返回登录

Close

AcceptEx与完成端口(IOCP)结合实例

源之缘 2019-01-26 23:03:00 阅读数:251 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

前言 在windows平台下实现高性能网络服务器,iocp(完成端口)是唯一选择。编写网络服务器面临的问题有:1 快速接收客户端的连接。2 快速收发数据。3 快速处理数据。本文主要解决第一个问题。

AcceptEx函数定义
BOOL AcceptEx(
SOCKET sListenSocket,
SOCKET sAcceptSocket,
PVOID lpOutputBuffer,
DWORD dwReceiveDataLength,
DWORD dwLocalAddressLength,
DWORD dwRemoteAddressLength,
LPDWORD lpdwBytesReceived,
LPOVERLAPPED lpOverlapped
);

为什么要用AcceptEx

  传统的accept函数能满足大部分场景的需要;但在某些极端条件下,必须使用acceptEx来实现。两个函数的区别如下:

  1)accept是阻塞的;在一个端口监听,必须启动一个专用线程调用accept。当然也可以用迂回的方式,绕过这个限制,处理起来会很麻烦,见文章单线程实现同时监听多个端口。acceptEx是异步的,可以同时对很多端口监听(监听端口的数量没有上限的限制)。采用迂回的方式,使用accept监听,一个线程最多监听64个端口。这一点可能不是AcceptEx最大优点,毕竟同时对多个端口监听的情况非常少见。

 2)AcceptEx可以返回更多的数据。a)AcceptEx可以返回本地和对方ip地址和端口;而不需要调用函数getsockname和getpeername获取网络地址了。b)AcceptEx可以再接收到一段数据后,再返回。这种做法有利有弊,一般不建议这样做。

 3)AcceptEx是先准备套接字(socket)后接收。为了应对突发的连接高峰,可以多次投放AcceptEx。accept是事后建立SOCKET,就是tcp三次握手完成后,accept调用才返回,再生成socket。生成套接字是相对比较耗时的操作,accept的方式无法及时处理突发连接。对于AcceptEx的处理方式为建议做如下处理:一个线程负责创建socket,一个线程负责处理AcceptEx返回。

以上仅仅通过文字说明了AcceptEx的特点。下面通过具体代码,逐一剖析。我将AcceptEx的处理封装到类IocpAcceptEx中。编写该类时,尽量做到高内聚低耦合,使该类可以方便的被其他模块使用。

IocpAcceptEx外部功能说明

class IocpAcceptEx
{
public:
IocpAcceptEx();
~IocpAcceptEx();
//设置回调接口。当accept成功,调用回调接口。
void SetCallback(IAcceptCallback* callback);
// 增加监听端口
void AddListenPort(UINT16 port);
//启动服务
 BOOL Start();
void Stop();
。。。以下代码省略
}
#define POST_ACCEPT 1
//使用IocpAcceptEx类,必须实现该接口。接收客户端的连接 class IAcceptCallback { public: virtual void OnAcceptClient(SOCKET hSocketClient, UINT16 nListenPort) = 0; };

该类的调用函数很简单,对外接口也很明确。说明该类的职责很清楚,这也符合单一职责原则。

实现步骤说明

AcceptEx不但需要与监听端口绑定,还需要与完成端口绑定。所以程序的第一步是创建完成端口:

a)创建完成端口

m_hIocp = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, NULL, 0);
if (m_hIocp == NULL)
return FALSE;

b)监听端口创建与绑定

 //生成套接字
SOCKET serverSocket = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
if (serverSocket == INVALID_SOCKET)
{
return false;
}
//绑定
 SOCKADDR_IN addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY ;
addr.sin_port = htons(port);
if (bind(serverSocket, (sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) != 0)
{
closesocket(serverSocket);
serverSocket = INVALID_SOCKET;
return false;
}
//启动监听
if (listen(serverSocket, SOMAXCONN) != 0)
{
closesocket(serverSocket);
serverSocket = INVALID_SOCKET;
return false;
}
//监听端口与完成端口绑定
if (CreateIoCompletionPort((HANDLE)serverSocket, m_hIocp, (ULONG_PTR)this, 0) == NULL)
{
closesocket(serverSocket);
serverSocket = INVALID_SOCKET;
return false;
}

c)投递AcceptEx

struct AcceptOverlapped
{
OVERLAPPED overlap;
INT32 opType;
SOCKET serverSocket;
SOCKET clientSocket;
char lpOutputBuf[128];
DWORD dwBytes;
};
int IocpAcceptEx::NewAccept(SOCKET serverSocket)
{
//创建socket
SOCKET _socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
AcceptOverlapped *ov = new AcceptOverlapped();
ZeroMemory(ov,sizeof(AcceptOverlapped));
ov->opType = POST_ACCEPT;
ov->clientSocket = _socket;
ov->serverSocket = serverSocket;
//存放网络地址的长度
int addrLen = sizeof(sockaddr_in) + 16;
int bRetVal = AcceptEx(serverSocket, _socket, ov->lpOutputBuf,
0,addrLen, addrLen,
&ov->dwBytes, (LPOVERLAPPED)ov);
if (bRetVal == FALSE)
{
int error = WSAGetLastError();
if (error != WSA_IO_PENDING)
{
closesocket(_socket);
return 0;
}
}
return 1;
}
AcceptEx是非阻塞操作,调用会立即返回。当有客户端连接时,怎么得到通知。答案是通过完成端口返回。注意有一个步骤:监听端口与完成端口绑定,就是serverSocket与m_hIocp绑定,所以当有客户端连接serverSocket时,m_hIocp会得到通知。需要生成线程,等待完成端口的通知。

d)通过完成端口,获取通知
 DWORD dwBytesTransferred;
ULONG_PTR Key;
BOOL rc;
int error;
AcceptOverlapped *lpPerIOData = NULL;
while (m_bServerStart)
{
error = NO_ERROR;
rc = GetQueuedCompletionStatus(
m_hIocp,
&dwBytesTransferred,
&Key,
(LPOVERLAPPED *)&lpPerIOData,
INFINITE);
if (rc == FALSE)
{
error = 0;
if (lpPerIOData == NULL)
{
DWORD lastError = GetLastError();
if (lastError == WAIT_TIMEOUT)
{
continue;
}
else
{
assert(false);
return lastError;
}
}
}
if (lpPerIOData != NULL)
{
switch (lpPerIOData->opType)
{
case POST_ACCEPT:
{
OnIocpAccept(lpPerIOData, dwBytesTransferred, error);
}
break;
}
}
else
{
}
}
return 0; 
 
DWORD WINAPI IocpAcceptEx::AcceptExThreadPool(PVOID pContext)
{
ThreadPoolParam *param = (ThreadPoolParam*)pContext;
param->pIocpAcceptEx->NewAccept(param->ServeSocket);
delete param;
return 0;
}
int IocpAcceptEx::OnIocpAccept(AcceptOverlapped *acceptData, int transLen, int error)
{
m_IAcceptCallback->OnAcceptClient(acceptData->clientSocket, acceptData->serverSocket);
//当一个AcceptEx返回,需要投递一个新的AcceptEx。
//使用线程池好像有点小题大做。前文已说过,套接字的创建相对是比较耗时的操作。
//如果不在线程池投递AcceptEx,AcceptEx的优点就被抹杀了。
ThreadPoolParam *param = new ThreadPoolParam();
param->pIocpAcceptEx = this;
param->ServeSocket = acceptData->serverSocket;
QueueUserWorkItem(AcceptExThreadPool, this, 0);
delete acceptData;
return 0;
} 
后记 采用完成端口是提高IO处理能力的一个途径(广义上讲,通讯操作也是IO)。为了提高IO处理能力,windows提供很多异步操作函数,这些函数都与完成端口关联,所以这一类处理的思路基本一致。学会了AcceptEx的使用,可以做到触类旁通的效果。
版权声明
本文为[源之缘]所创,转载请带上原文链接,感谢
https://www.cnblogs.com/yuanchenhui/p/acceptex_socket.html

编程之旅,人生之路,不止于编程,还有诗和远方。
阅代码原理,看框架知识,学企业实践;
赏诗词,读日记,踏人生之路,观世界之行;