Windows Sockets网络编程（4）套接字重叠IO模型

Windows Sockets网络编程（4）套接字重叠IO模型

摘要：上一篇文章《Windows Sockets网络编程（3）WSAEventSelect模型开发》事件通知的Select模型，较之该文《Windows Sockets网络编程（1）TCP select & thread》中单纯的select模型有了很大的改进，其中一个最大的优点就是解决了Select不能被用户主动触发的问题。但是，还是存在不少缺陷。试想这样的情景：一般网络通信的这样的，①首先网卡收到数据，②然后Socket阻塞事件被触发，③接着开始读取网卡数据，④读取完毕开始使用相关数据。其中，将数据从网卡读取到内存中的操作，又称作IO操作。这种操作一般是耗时的。在学习《操作系统》课程中，学习过一种叫做“DMA的直接内存访问机制”，这种机制主要是将IO数据直接送往内存中某处，而基本不需要CPU干预，当IO操作完毕时再通知CPU。这是一个操作系统领域的突破性进展，极大的解放了CPU的工作强度。本文即将介绍的套接字重叠IO模型，是一种几乎不需要CPU参与，就能将数据从网卡输送到内存相应位置的技术，它主要有两种实现方式：事件通知和完成例程。

目录：

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- 事件通知

    - WSARecv与LPWSAOVERLAPPED

    - 立即数据与异步问题

    - WSAGetOverlappedResult函数

    - 绑定SOCKET与EVENT

- 完成例程

    - 何为APC函数？

    - 完成例程的原型

    - 线程可警告状态SleepEx

- 实践1：事件通知模型

- 实践2：完成例程模型

- 实践3：TCPClient

1.事件通知

〇 WSARecv与LPWSAOVERLAPPED

事件通知技术的故事要从WSARecv函数说起，这里只关注事件通知是如何完成的，而不去关注其他细节。观察一下函数原型，

WSARecv(

_In_ SOCKETs,

_In_reads_(dwBufferCount)__out_data_source(NETWORK)LPWSABUFlpBuffers,

_In_ DWORDdwBufferCount,

_Out_opt_ LPDWORDlpNumberOfBytesRecvd,

_Inout_ LPDWORDlpFlags,

_Inout_opt_ LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,

_In_opt_ LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINElpCompletionRoutine

);

从上述原型中可以看到倒数第二个参数LPWSAOVERLAPPED，这并不是一个系统变量类型，而是一个结构体，原型如下，

typedef struct _OVERLAPPED {ULONG_PTR Internal;ULONG_PTR InternalHigh;union {struct {DWORD Offset;DWORD OffsetHigh;} DUMMYSTRUCTNAME;PVOID Pointer;} DUMMYUNIONNAME;HANDLE hEvent;
} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;

同样，这里只关注与事件相关的最重要的参数HANDLE hEvent。文章讲到这里，基本上已经梳理清楚了事件通知模型的条理了——就是WSACreateEvent创建一个事件，将其绑定在结构体中的hEvent当中，然后将结构体整体作为WSARecv的一个参数。这样，当“网卡数据传输到内存指定位置时”，hEvent事件就会被激发（又叫做已触发状态），这时候直接去读取内存数据就可以了。

〇 立即数据与异步问题

那么，问题来了。WSARecv是非阻塞函数，数据要如何读取呢？

那么要继续分析一下这个函数，①非阻塞函数也是可以返回读取到的网卡数据的。②如果一时间获取不到网卡数据该怎么办？

针对问题1：WSARecv函数直接获取网卡数据。

这个毫无疑问，需要获取的数据量极其小，能在WSARecv被调用的一瞬间完成。那么，此时WSARecv函数返回值将为0，同时参数lpNumberOfBytesRecvd将被置为获取到的字节数。

针对问题2：一时间获取不到网卡数据。

WSARecv函数为非阻塞函数，它不会傻傻的等待网卡数据运输到内存。这时候，WSARecv函数会返回SOCKET_ERROR，一旦检测到该返回值，应该马上调用WSAGetLastError()获取此时的错误码——ERROR_IO_PENDING（一般是这个错误码，它表示recv操作正在异步执行中）。至于何时获取完毕？这就是上文说道的Event机制了。

BOOL EventNotification::recvAsynData()
{DWORD recv_length = 0L, flag = 0L;ZeroMemory(&m_io, sizeof(m_io));m_op_type = RECV_FLAG;m_io.hEvent = m_