网络编程 完成端口模型

news2024/9/25 23:11:30

1.概念以及重叠IO存在的问题

2.完成端口代码详解

整体流程

 

        使用到的新函数

        1.CreateIoCompletionPort函数

该函数创建输入/输出 (I/O) 完成端口并将其与指定的文件句柄相关联，或创建尚未与文件句柄关联的 I/O 完成端口，以便稍后关联，即创建一个新的完成端口。将打开的文件句柄的实例与 I/O 完成端口相关联，使进程能够接收涉及该文件句柄的异步 I/O 操作完成通知，即把端口和socket绑定，函数原型

HANDLE WINAPI CreateIoCompletionPort(
  _In_     HANDLE    FileHandle,
  _In_opt_ HANDLE    ExistingCompletionPort,
  _In_     ULONG_PTR CompletionKey,
  _In_     DWORD     NumberOfConcurrentThreads
);

在创建一个新的完成端口时：

参数1：填 INVALID_HANDLE_VALUE

参数2：填NULL

参数3：填0，

参数4：填0

        返回值：成功返回一个新的完成端口句柄，失败返回0

在把完成端口绑定socket时

参数1：填服务器socket

参数2：填完成端口

参数3：填绑定的socket或者对应的下标

参数4：填0

        返回值：成功返回一个与参数2一样的端口句柄，失败会返回错误码

##代码样例

	//创建完成端口
	HANDLE hPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);
	if (hPort == 0)
	{
		int a = GetLastError();
		printf("创建出错：%d\n", a);
		closesocket(socketServer);
		WSACleanup();
		return 0;
	}
	//绑定
	HANDLE hPort1 = CreateIoCompletionPort(socketServer, hPort, 0, 0);//绑定成功 hPort1和hPort是一样的
	if (hPort1 != hPort)
	{
		int a = GetLastError();
		printf("绑定出错：%d\n", a);
		//关闭端口
		CloseHandle(hPort);
		closesocket(socketServer);
		WSACleanup();
		return 0;
	}

         2.CreateThread函数

该函数创建在调用进程的虚拟地址空间内执行的线程，即创建一根线程，函数原型

HANDLE CreateThread(
  [in, optional]  LPSECURITY_ATTRIBUTES   lpThreadAttributes,
  [in]            SIZE_T                  dwStackSize,
  [in]            LPTHREAD_START_ROUTINE  lpStartAddress,
  [in, optional]  __drv_aliasesMem LPVOID lpParameter,
  [in]            DWORD                   dwCreationFlags,
  [out, optional] LPDWORD                 lpThreadId
);

参数1：控制线程句柄能否被继承，NULL表示不继承

参数2：线程栈大小，以字节为单位

参数3：线程函数地址，DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter)

参数4：外部给线程传递数据

参数5：0表示线程立即执行，CREATE_SUPENDED表示线程创建完挂起状态，调用ResumeThread启动函数

参数6：线程ID，可以填NULL

        返回值：成功返回线程句柄，失败返回NULL

        3.GetQueuedCompletionStatue函数

该函数尝试从指定的 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，函数原型

BOOL GetQueuedCompletionStatus(
  [in]  HANDLE       CompletionPort,
        LPDWORD      lpNumberOfBytesTransferred,
  [out] PULONG_PTR   lpCompletionKey,
  [out] LPOVERLAPPED *lpOverlapped,
  [in]  DWORD        dwMilliseconds
);

参数1：完成端口，即使用CreateIoCompletionPort函数创建的一个变量，需要从主函数传入

参数2：接收或发送的字节数， 0表示客户端下线

参数3：完成端口函数的参数3传入

参数4：接收到的重叠结构

参数5：等待时间，INFINITE一直等

        返回值：成功返回TRUE，失败返回FALSE

##完成端口整体代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS

#include<stdio.h>
#include<Winsock2.h>
#include<mswsock.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma comment(lib, "mswsock.lib")

int PostAccept();
int PostRecv(int index);
int PostSend(int index);
DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter);

#define MAX_COUNT 1024
#define MAX_RECV_COUNT 1024

SOCKET g_allsock[MAX_COUNT];
OVERLAPPED g_allIOp[MAX_COUNT];
int g_count;
char g_recvbuf[MAX_RECV_COUNT];
HANDLE hPort;//定义句柄
HANDLE* hThread;
int nProcessorsCount;

void Clear()
{
	for (int i = 0; i < g_count; i++)
	{
		if (g_allsock[i] == 0)
		{
			continue;
		}
		closesocket(g_allsock[i]);
		WSACloseEvent(g_allIOp[i].hEvent);
	}
}

BOOL WINAPI fun(DWORD dwCtrlType)
{
	switch (dwCtrlType)
	{
	case CTRL_CLOSE_EVENT:
		//释放所有soket和事件
		for (int i = 0; i < nProcessorsCount; i++)
		{
			CloseHandle(hThread[i]);
		}
		free(hThread);
		Clear();
		break;
	}
	return TRUE;
}

int main()
{
	SetConsoleCtrlHandler(fun, TRUE);
	//第一步 打开网络库并校验版本
	WORD wdVersion = MAKEWORD(2, 2);
	WSADATA wdSockMsg;
	if (0 != WSAStartup(wdVersion, &wdSockMsg))
	{
		printf("打开网络库失败\n");
		return 0;
	}
	if (2 != HIBYTE(wdSockMsg.wVersion) || 2 != LOBYTE(wdSockMsg.wVersion))
	{
		printf("版本不对\n");
		WSACleanup();
		return 0;
	}
	//第二步 创建socket
	SOCKET socketServer = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
	if (socketServer == INVALID_SOCKET)
	{
		printf("创建socket失败\n");
		WSACleanup();
		return 0;
	}
	//第三步 绑定IP地址和端口号
	struct sockaddr_in si;
	si.sin_family = AF_INET;
	si.sin_port = htons(12332);
	si.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	if (SOCKET_ERROR == bind(socketServer, (const struct sockaddr*)&si, sizeof(si)))
	{
		printf("绑定失败\n");
		closesocket(socketServer);
		WSACleanup();
		return 0;
	}

	g_allsock[g_count] = socketServer;
	g_allIOp[g_count].hEvent = WSACreateEvent();
	g_count++;

	//创建完成端口
	hPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);
	if (hPort == 0)
	{
		int a = GetLastError();
		printf("创建出错：%d\n", a);
		closesocket(socketServer);
		WSACleanup();
		return 0;
	}
	//绑定
	HANDLE hPort1 = CreateIoCompletionPort((HANDLE)socketServer, hPort, 0, 0);//绑定成功 hPort1和hPort是一样的
	if (hPort1 != hPort)
	{
		int a = GetLastError();
		printf("绑定出错：%d\n", a);
		//关闭端口
		CloseHandle(hPort);
		closesocket(socketServer);
		WSACleanup();
		return 0;
	}

	//第四步 开始监听
	if (SOCKET_ERROR == listen(socketServer, SOCK_STREAM))
	{
		printf("监听失败\n");
		CloseHandle(hPort);
		closesocket(socketServer);
		WSACleanup();
		return 0;
	}

	if (PostAccept() != 0)
	{
		Clear();
		//清理网络库
		WSACleanup();
		return 0;
	}

	//创建线程
	SYSTEM_INFO systemProcessorsCount;//该结构体对象存放系统信息
	GetSystemInfo(&systemProcessorsCount);//该函数可以获取到系统的信息
	nProcessorsCount = systemProcessorsCount.dwNumberOfProcessors;//获取到系统的核数
	hThread = (HANDLE*)malloc(sizeof(HANDLE) * nProcessorsCount);
	if (hThread == NULL)
	{
		return 0;
	}
	for (int i = 0; i < nProcessorsCount; i++)
	{
		hThread[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, hPort, 0, NULL);
		if (hThread[i] == NULL)
		{
			int a = GetLastError();
			printf("绑定出错：%d\n", a);
			//关闭端口
			CloseHandle(hPort);
			closesocket(socketServer);
			WSACleanup();
			return 0;
		}
	}
	//阻塞主线程
	while (1)
	{
		Sleep(1000);
	}

	//释放线程句柄
	for (int i = 0; i < nProcessorsCount; i++)
	{
		CloseHandle(hThread[i]);
	}
	free(hThread);

	CloseHandle(hPort);
	closesocket(socketServer);
	WSACleanup();

	return 0;
}

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
	HANDLE port = (HANDLE)lpParameter;//参数1
	DWORD NumberBytes;//参数2 字节数
	ULONG_PTR index;//参数3 下标
	LPOVERLAPPED Overlapped;//参数4 重叠结构
	while (1)
	{
		BOOL bFlag = GetQueuedCompletionStatus(port, &NumberBytes, &index, &Overlapped, INFINITE);
		if (bFlag == FALSE)
		{
			int a = GetLastError();//获取错误码
			if (a == 64)
			{
				printf("force close\n");
			}
			printf("%d\n", a);
			continue;
		}
		//处理accept
		if (0 == index)
		{
			//绑定到完成端口
			HANDLE hPort1 = CreateIoCompletionPort((HANDLE)g_allsock[g_count], hPort, g_count, 0);
			if (hPort1 != hPort)
			{
				int a = GetLastError();
				printf("%d\n", a);
				closesocket(g_allsock[g_count]);
				continue;
			}
			printf("accept succee\n");
			//新客户端投递recv
			PostRecv(g_count);
			g_count++;
			PostAccept();
		}
		else
		{
			if (0 == NumberBytes)//字节数为0
			{
				//客户端下线
				//关闭
				printf("close\n");
				closesocket(g_allsock[index]);
				WSACloseEvent(g_allIOp[index].hEvent);
				g_allsock[index] = 0;
				g_allIOp[index].hEvent = NULL;
			}
			else
			{
				if (0 != g_recvbuf[0])//数组中第一个元素不为0，表示接收到消息
				{
					//recv
					printf("%s\n", g_recvbuf);
					memset(g_recvbuf, 0, MAX_RECV_COUNT);
					PostRecv((int)index);	
				}
				else
				{
					//send
					printf("send succee\n");
				}
			}
		}
	}
	return 0;
}

int PostAccept()
{
	g_allsock[g_count] = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
	g_allIOp[g_count].hEvent = WSACreateEvent();
	char str[1024] = { 0 };
	DWORD dwRecvcount;

	BOOL aRes = AcceptEx(g_allsock[0], g_allsock[g_count], str, 0, sizeof(struct sockaddr) + 16,
		sizeof(struct sockaddr) + 16, &dwRecvcount, &g_allIOp[0]);
	int a = WSAGetLastError();
	if (ERROR_IO_PENDING != a)
	{
		//函数出错
		return 1;
	}
	return 0;
}

int PostRecv(int index)
{
	WSABUF wsabuf;
	wsabuf.buf = g_recvbuf;
	wsabuf.len = MAX_RECV_COUNT;
	DWORD dwRecvCount;
	DWORD dwFlag = 0;

	int wRes = WSARecv(g_allsock[index], &wsabuf, 1, &dwRecvCount, &dwFlag, &g_allIOp[index], NULL);
	int a = WSAGetLastError();
	if (a != ERROR_IO_PENDING)
	{
		//延迟处理
		//函数执行出错
		printf("recv出错\n");
		return 1;
	}
	return 0;
}

int PostSend(int index)
{
	WSABUF wsabuf;//参数2
	wsabuf.buf = "你好";
	wsabuf.len = MAX_RECV_COUNT;

	DWORD dwSendCount;//参数4
	DWORD dwFlag = 0;//参数5
	int wRes = WSASend(g_allsock[index], &wsabuf, 1, &dwSendCount, dwFlag, &g_allIOp[index], NULL);
	int a = WSAGetLastError();
	if (a != ERROR_IO_PENDING)
	{
		//延迟处理
		//函数执行出错
		printf("send出错\n");
		return 1;
	}
	return 0;
}

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