IOCP简明教程

IO Completion Port， Windows上提供的最有效实现高性能server的方式（无论是file server, web server还是别的任何类似大量并发io请求的server），IIS本身就是基于此的。可惜，到目前为止没有一个真正简单的示例。今日便让我打响这第一炮吧。 IO Completion Port（IOCP）是Windows平台上用于实现高性能服务器的一种技术，其主要特点是支持大量的并发I/O请求处理，其核心思想是使用线程池来处理异步I/O操作。IOCP不仅效率高，而且也是IIS等服务器软件的基础架构。 在Windows操作系统中，IOCP的使用可以分为以下步骤： 1. 创建IO Completion Port。通过CreateIoCompletionPort函数来创建一个IOCP对象，这个函数的原型为HANDLE CreateIoCompletionPort(HANDLE FileHandle, HANDLE ExistingCompletionPort, ULONG_PTR CompletionKey, DWORD NumberOfConcurrentThreads)。其中FileHandle参数可以是文件句柄或者无效句柄（INVALID_HANDLE_VALUE），用于指定一个现有的IOCP对象或创建一个新的。NumberOfConcurrentThreads参数指定了线程池中线程的数量，如果设置为0，则系统会自动选择一个合适的线程数量。 2. 创建线程。根据应用程序需要的数量创建线程，线程函数需要查询IOCP的状态，以便处理I/O完成的情况。在创建线程的时候，需要将IOCP的句柄作为参数传递给线程函数。 3. 开始异步I/O操作。使用诸如socket、文件操作等异步I/O函数（如AcceptEx，ReadFileEx，WriteFileEx等），并将之前创建的IOCP句柄关联到相应的I/O操作。 4. 将I/O句柄绑定到IO Completion Port上。通过再次调用CreateIoCompletionPort函数，将创建的I/O句柄（如socket句柄）与IOCP对象关联起来，这样当I/O操作完成时，系统就可以将完成状态通知到IOCP对象上。 5. 等待并处理I/O完成通知。线程通过GetQueuedCompletionStatus函数等待I/O操作的完成，此函数从IOCP中检索一个I/O完成包，线程可以使用这个包中的信息来处理相应的I/O操作。 IOCP的实现依赖于几个关键的API函数： - CreateIoCompletionPort：用于创建或获取一个IO Completion Port。 - GetQueuedCompletionStatus：用于从IOCP中检索完成状态。 - PostQueuedCompletionStatus：用于手动将完成状态放入IOCP队列中。 - 关联I/O句柄到IOCP时，通常会指定一个CompletionKey参数，这是一个用户自定义的数据，用于后续检索完成状态时识别是哪个I/O操作完成了。 IOCP的工作原理可以简单理解为一个线程池模型，当I/O操作完成时，系统会自动将一个线程从线程池中唤醒来处理完成的I/O操作。由于线程池的复用机制，相比传统的一对一或一对多线程模型，IOCP可以更有效地利用系统资源，尤其是在处理大量并发I/O请求时，能够极大提高性能。 需要注意的是，虽然IOCP在性能方面表现优异，但它在使用上较为复杂，其API的设计易让人困惑。通常开发者会封装这些API来简化使用，但这也可能会影响开发者对IOCP工作方式的理解。因此，在使用IOCP时，理解其基本原理和操作流程至关重要。