基于完成端口实现socket通信的研究

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基于完成端口实现socket通信的研究

作者：冯海东

来源：《智富时代》2015年第12期

【摘要】在Windows平台上实现基于Socket的TCP通信有很多种途径，微软给出了多种套接字模型，这些套接字模型中最复杂同时性能最高的是完成端口模型；本文基于windows平台提供的IO完成端口实现一套高性能TCP通信库，并以伪代码的方式进行了讲解。

【关键词】Socket；IO完成端口；客户端；服务端

一、简介

Winsock一共给我们提供了5种IO套接字模型，它们分别是select模型、WSAAyncSelect 模型、WSAEventSelect模型、重叠IO模型和完成端口模型。前面四种模型比较简单，它们对于处理异步IO请求提供了一套完整的解决方案；但是前四种模型的无法管理众多的套接字，无法满足大量连接的并发数据通信需求。

完成端口是一种WINDOWS内核对象，英文是I/O Completion Port（缩写为IOCP）。完成端口内部提供了线程池的管理，可以避免反复创建线程的开销，同时可以根据CPU的个数灵活的决定线程个数，而且可以让减少线程调度的次数从而提高性能。由于这一点，也有很多人把完成端口当成一个线程池来用的。目前完成端口基本上被公认为一种在windows服务平台上比较成熟和高效的IO方法，利用完成端口进行重叠I/O的技术在WindowsNT、

WIndows2000、Windows2003和Windows2008上提供了真正的可扩展性。完成端口和Windows Socket2.0结合很好的解决大量连接的并发数据通信问题。

二、客户端设计

客户端通信库主要由CMySocketClientEx、WorkerThread和CSocket三个类来实现。CMySocketClientEx类中最主要的是提供了完成端口和定义了完成事件；并且向外提供动态库到导出函数；导出函数主要包括建立连接函数（AppendConnection）、发送数据函数（WriteBuffer）和断开连接函数（FinishConnection）；同时提供回调函数接口，以便向调用者通知一些网络事件，如服务端断开连接、收到服务端数据等。WorkerThread则是封装的工作线程类，为完成端口提供工作线程；这个类为通信库内部使用，不对外提供导出函数。主要提供线程的创建、线程的结束等。CSocket则是用于封装链路信息和套接字；便于通信库管理不同的链路和套接字。图1为客户端通信库的主要结构。

（一）建立连接流程

客户端建立连时首先创建Socket对相，并将其中套接字绑定在IOCP上，最后调用ConnetEx进行异步连接，之后系统就会自己去做连接；通过调用