Windows下的IOCP模型(二):IOCP使用示例

2024-02-13 14:48

本文主要是介绍Windows下的IOCP模型(二):IOCP使用示例,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一 我对IOCP的使用

    IOCP以异步处理网络I/O事件、优秀的线程调度等机制,成为Windows环境下性能最优秀的网络通信模型之一。但结合不同的应用场景,IOCP也需要合理的使用方式才能发挥其性能优势。
    前段时间需要开发一个Windows环境下的网络通信综合集成系统,作者通过IOCP模型,设计实现了一个用于网络通信的底层模块,这个模块同时支持tcp、udp、广播、udp组播等多种通信方式,每种通信方式对应不同的事件处理机制,能够支持高性能的网络通信,并为上层模块提供服务。

二 支持多通信方式的模块设计

    IOCP模型的工作机制如下图所示。Socket关联完成端口对象(IOCP)之后,由系统调度工作线程,在IOCP下轮询接收消息通知,并根据通知内容对I/O事件进行处理。

在这里插入图片描述
    但根据作者的应用场景,模块要能够同时支持tcp、udp、广播、udp组播等多种通信方式,且每种方式的事件处理机制不完全相同,单IOCP下的工作线程无法同时进行多种不同机制的事件处理,且不同机制对工作线程的需求也并不相同。
    因此设计了一种基于多个IOCP实现不同通信方式的方案,具体实现如下图所示。

在这里插入图片描述
如上图所示,针对tcp、udp、广播使用不同的处理机制,单个IOCP下的工作线程无法同时满足多种通信方式的不同事件处理机制,因此采用3个IOCP来对不同通信协议的事件进行区分处理。

1.TCP Socket关联IOCP 1,用一个工作线程进行TCP事件的处理。这里只使用1个工作线程的原因是:防止传输过程中,某个数据包只发送成功部分数据,可能导致的数据乱序问题。例如:如果有两个工作线程A和B,都在进行tcp send事件。如果此时A线程发送一个长度为1000字节的数据包a,但只发送成功了前800字节的内容(网络质量较差时可能会出现该问题)。此时B也在进行另一长度也为1000字节的数据包b的发送。则此时可能会出现:数据包b的1000字节内容,会比数据包a的剩余200字节内容先到达接收端缓冲区,造成数据乱序。
2.UDP Socket关联IOCP 2,用多个工作线程进行UDP事件的处理,由于UDP的包式传输,不存在上述TCP协议的问题,因此可用多个工作线程提升udp事件处理的性能上限。
3.广播Socket关联IOCP 3,用一个工作线程处理广播事件,这里只使用一个工作线程是出于广播数据较少,节约系统资源的考量。
4.UDP组播方式的Socket和普通UDP一样,关联IOCP 2,因为两者的事件处理机制相同。

3 模块实现源码

    模块实现的相关源码已上传码云平台模块实现源码,有兴趣的读者可以下载阅读。
    在此声明,作者写博客纯属锻炼自己和培养乐趣,所学的知识和写的代码并不高明,更无炫技之心。才疏学浅,只想把自己所学所做和大家进行分享,望各位前辈同仁不吝赐教。

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