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Winsock 的I/O操作#xff1a;1、两种I/O模式 阻塞模式#xff1a;执行I/O操作完成前会一直进行等待#xff0c;不会将控制权交给程序。套接字默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。 非阻塞模式#xff1a;执行I/O操作时#xff0c;Winsock函数会…Socket模型详解
Winsock 的I/O操作1、两种I/O模式 阻塞模式执行I/O操作完成前会一直进行等待不会将控制权交给程序。套接字默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。 非阻塞模式执行I/O操作时Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用起来比较复杂因为函数在没有运行完成就进行返回会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。为了解决这个问题提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种Windows Socket五种I/O模型——代码全攻略如果你想在Windows平台上构建服务器应用那么I/O模型是你必须考虑的。Windows操作系统提供了选择Select、异步选择WSAAsyncSelect、事件选择WSAEventSelect、重叠I/OOverlappedI/O和完成端口Completion Port)共五种I/O模型。每一种模型均适用于一种特定的应用场景。程序员应该对自己的应用需求非常明确而且综合考虑到程序的扩展性和可移植性等因素作出自己的选择。我会以一个回应反射式服务器与《Windows网络编程》第八章一样来介绍这五种I/O模型。我们假设客户端的代码如下为代码直观省去所有错误检查以下同#include WINSOCK2.H #include stdio.h #define SERVER_ADDRESS 137.117.2.148 #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) int main() { WSADATA wsaData; SOCKET sClient; SOCKADDR_IN server; char szMessage[MSGSIZE]; int ret; // Initialize Windows socket library WSAStartup(0x0202, wsaData); // Create client socket sClient socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Connect to server memset(server, 0, sizeof(SOCKADDR_IN)); server.sin_family AF_INET; server.sin_addr.S_un.S_addr inet_addr(SERVER_ADDRESS); server.sin_port htons(PORT); connect(sClient, (struct sockaddr *)server, sizeof(SOCKADDR_IN)); while (TRUE) { printf(Send:); gets(szMessage); // Send message send(sClient, szMessage, strlen(szMessage), 0); // Receive message ret recv(sClient, szMessage, MSGSIZE, 0); szMessage[ret] \0; printf(Received [%d bytes]: %s\n, ret, szMessage); } // Clean up closesocket(sClient); WSACleanup(); return 0; }客户端所做的事情相当简单创建套接字连接服务器然后不停的发送和接收数据。比较容易想到的一种服务器模型就是采用一个主线程负责监听客户端的连接请求当接收到某个客户端的连接请求后创建一个专门用于和该客户端通信的套接字和一个辅助线程。以后该客户端和服务器的交互都在这个辅助线程内完成。这种方法比较直观程序非常简单而且可移植性好但是不能利用平台相关的特性。例如如果连接数增多的时候成千上万的连接那么线程数成倍增长操作系统忙于频繁的线程间切换而且大部分线程在其生命周期内都是处于非活动状态的这大大浪费了系统的资源。所以如果你已经知道你的代码只会运行在Windows平台上建议采用Winsock I/O模型。一.选择模型Select选择模型是Winsock中最常见的I/O模型。之所以称其为“Select模型”是由于它的“中心思想”便是利用select函数实现对I/O的管理。最初设计该模型时主要面向的是某些使用UNIX操作系统的计算机它们采用的是Berkeley套接字方案。Select模型已集成到Winsock 1.1中它使那些想避免在套接字调用过程中被无辜“锁定”的应用程序采取一种有序的方式同时进行对多个套接字的管理。由于Winsock 1.1向后兼容于Berkeley套接字实施方案所以假如有一个Berkeley套接字应用使用了select函数那么从理论角度讲毋需对其进行任何修改便可正常运行。节选自《Windows网络编程》第八章)下面的这段程序就是利用选择模型实现的Echo服务器的代码已经不能再精简了#include winsock.h #include stdio.h #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) int g_iTotalConn 0; SOCKET g_CliSocketArr[FD_SETSIZE]; DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParameter); int main() { WSADATA wsaData; SOCKET sListen, sClient; SOCKADDR_IN local, client; int iaddrSize sizeof(SOCKADDR_IN); DWORD dwThreadId; // Initialize Windows socket library WSAStartup(0x0202, wsaData); // Create listening socket sListen socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Bind local.sin_addr.S_un.S_addr htonl(INADDR_ANY); local.sin_family AF_INET; local.sin_port htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)local, sizeof(SOCKADDR_IN)); // Listen listen(sListen, 3); // Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, dwThreadId); while (TRUE) { // Accept a connection sClient accept(sListen, (struct sockaddr *)client,iaddrSize); printf(Accepted client:%s:%d\n,inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); // Add socket to g_CliSocketArr g_CliSocketArr[g_iTotalConn] sClient; } return 0; } DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam) { int i; fd_set fdread; int ret; struct timeval tv {1, 0}; char szMessage[MSGSIZE]; while (TRUE) { FD_ZERO(fdread); for (i 0; i g_iTotalConn; i) { FD_SET(g_CliSocketArr, fdread); } // We only care read event ret select(0, fdread, NULL, NULL, tv); if (ret 0) { // Time expired continue; } for (i 0; i g_iTotalConn; i) { if (FD_ISSET(g_CliSocketArr, fdread)) { // A read event happened on g_CliSocketArr ret recv(g_CliSocketArr, szMessage, MSGSIZE, 0); if (ret 0 || (ret SOCKET_ERROR WSAGetLastError() WSAECONNRESET)) { // Client socket closed printf(Client socket %dclosed.\n, g_CliSocketArr); closesocket(g_CliSocketArr); if (i g_iTotalConn - 1) { g_CliSocketArr[i--] g_CliSocketArr[--g_iTotalConn]; } } else { // We received a message from client szMessage[ret] \0; send(g_CliSocketArr, szMessage, strlen(szMessage), 0); } } } } return 0; }服务器的几个主要动作如下1.创建监听套接字绑定监听2.创建工作者线程3.创建一个套接字数组用来存放当前所有活动的客户端套接字每accept一个连接就更新一次数组4.接受客户端的连接。这里有一点需要注意的就是我没有重新定义FD_SETSIZE宏所以服务器最多支持的并发连接数为64。而且这里决不能无条件的accept,服务器应该根据当前的连接数来决定是否接受来自某个客户端的连接。一种比较好的实现方案就是采用WSAAccept函数而且让WSAAccept回调自己实现的Condition Function。如下所示int CALLBACK ConditionFunc(LPWSABUF lpCallerId,LPWSABUF lpCallerData, LPQOSlpSQOS,LPQOS lpGQOS,LPWSABUF lpCalleeId, LPWSABUF lpCalleeData,GROUP FAR *g,DWORD dwCallbackData) { if (当前连接数 FD_SETSIZE) return CF_ACCEPT; else return CF_REJECT; }工作者线程里面是一个死循环一次循环完成的动作是1.将当前所有的客户端套接字加入到读集fdread中2.调用select函数3.查看某个套接字是否仍然处于读集中如果是则接收数据。如果接收的数据长度为0或者发生WSAECONNRESET错误则表示客户端套接字主动关闭这时需要将服务器中对应的套接字所绑定的资源释放掉然后调整我们的套接字数组将数组中最后一个套接字挪到当前的位置上除了需要有条件接受客户端的连接外还需要在连接数为0的情形下做特殊处理因为如果读集中没有任何套接字select函数会立刻返回这将导致工作者线程成为一个毫无停顿的死循环CPU的占用率马上达到100%。关系到套接字列表的操作都需要使用循环,在轮询的时候,需要遍历一次,再新的一轮开始时,将列表加入队列又需要遍历一次.也就是说,Select在工作一次时,需要至少遍历2次列表,这是它效率较低的原因之一.在大规模的网络连接方面,还是推荐使用IOCP或EPOLL模型.但是Select模型可以使用在诸如对战类游戏上,比如类似星际这种,因为它小巧易于实现,而且对战类游戏的网络连接量并不大.对于Select模型想要突破Windows64个限制的话,可以采取分段轮询,一次轮询64个.例如套接字列表为128个,在第一次轮询时,将前64个放入队列中用Select进行状态查询,待本次操作全部结束后.将后64个再加入轮询队列中进行轮询处理.这样处理需要在非阻塞式下工作.以此类推,Select也能支持无限多个.二.异步选择Winsock提供了一个有用的异步I/O模型。利用这个模型应用程序可在一个套接字上接收以Windows消息为基础的网络事件通知。具体的做法是在建好一个套接字后调用WSAAsyncSelect函数。该模型最早出现于Winsock的1.1版本中用于帮助应用程序开发者面向一些早期的16位Windows平台如Windows for Workgroups适应其“落后”的多任务消息环境。应用程序仍可从这种模型中得到好处特别是它们用一个标准的Windows例程常称为WndProc对窗口消息进行管理的时候。该模型亦得到了Microsoft Foundation Class微软基本类MFC对象CSocket的采纳。节选自《Windows网络编程》第八章)我还是先贴出代码然后做详细解释#include winsock.h #include tchar.h #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #define WM_SOCKET WM_USER0 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM); int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTRszCmdLine, int iCmdShow) { static TCHAR szAppName[] _T(AsyncSelect Model); HWND hwnd ; MSG msg ; WNDCLASS wndclass ; wndclass.style CS_HREDRAW | CS_VREDRAW ; wndclass.lpfnWndProc WndProc ; wndclass.cbClsExtra 0 ; wndclass.cbWndExtra 0 ; wndclass.hInstance hInstance ; wndclass.hIcon LoadIcon (NULL,IDI_APPLICATION) ; wndclass.hCursor LoadCursor (NULL, IDC_ARROW) ; wndclass.hbrBackground (HBRUSH) GetStockObject (WHITE_BRUSH) ; wndclass.lpszMenuName NULL ; wndclass.lpszClassName szAppName ; if (!RegisterClass(wndclass)) { MessageBox (NULL, TEXT (This program requires WindowsNT!), szAppName, MB_ICONERROR) ; return 0 ; } hwnd CreateWindow (szAppName, // window class name TEXT (AsyncSelect Model), // window caption WS_OVERLAPPEDWINDOW, // window style CW_USEDEFAULT, // initialx position CW_USEDEFAULT, // initialy position CW_USEDEFAULT, // initialx size CW_USEDEFAULT, // initialy size NULL, // parent window handle NULL, // window menu handle hInstance, // program instance handle NULL) ; // creation parameters ShowWindow(hwnd, iCmdShow); UpdateWindow(hwnd); while (GetMessage(msg, NULL, 0, 0)) { TranslateMessage(msg) ; DispatchMessage(msg) ; } return msg.wParam; } LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAMlParam) { WSADATA wsd; static SOCKET sListen; SOCKET sClient; SOCKADDR_IN local, client; int ret, iAddrSize sizeof(client); char szMessage[MSGSIZE]; switch (message) { case WM_CREATE: // Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, wsd); // Create listening socket sListen socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Bind local.sin_addr.S_un.S_addr htonl(INADDR_ANY); local.sin_family AF_INET; local.sin_port htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)local, sizeof(local)); // Listen listen(sListen, 3); // Associate listening socket with FD_ACCEPT event WSAAsyncSelect(sListen, hwnd, WM_SOCKET, FD_ACCEPT); return 0; case WM_DESTROY: closesocket(sListen); WSACleanup(); PostQuitMessage(0); return 0; case WM_SOCKET: if (WSAGETSELECTERROR(lParam)) { closesocket(wParam); break; } switch (WSAGETSELECTEVENT(lParam)) { case FD_ACCEPT: // Accept a connection from client sClient accept(wParam, (struct sockaddr *)client,iAddrSize); // Associate client socket with FD_READ and FD_CLOSE event WSAAsyncSelect(sClient, hwnd, WM_SOCKET, FD_READ |FD_CLOSE); break; case FD_READ: ret recv(wParam, szMessage, MSGSIZE, 0); if (ret 0 || ret SOCKET_ERROR WSAGetLastError() WSAECONNRESET) { closesocket(wParam); } else { szMessage[ret] \0; send(wParam, szMessage, strlen(szMessage), 0); } break; case FD_CLOSE: closesocket(wParam); break; } return 0; } return DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam); }在我看来WSAAsyncSelect是最简单的一种WinsockI/O模型之所以说它简单是因为一个主线程就搞定了。使用Raw Windows API写过窗口类应用程序的人应该都能看得懂。这里我们需要做的仅仅是1.在WM_CREATE消息处理函数中初始化Windows Socket library创建监听套接字绑定监听并且调用WSAAsyncSelect函数表示我们关心在监听套接字上发生的FD_ACCEPT事件2.自定义一个消息WM_SOCKET一旦在我们所关心的套接字监听套接字和客户端套接字上发生了某个事件系统就会调用WndProc并且message参数被设置为WM_SOCKET3.在WM_SOCKET的消息处理函数中分别对FD_ACCEPT、FD_READ和FD_CLOSE事件进行处理4.在窗口销毁消息(WM_DESTROY)的处理函数中我们关闭监听套接字清除Windows Socket library下面这张用于WSAAsyncSelect函数的网络事件类型表可以让你对各个网络事件有更清楚的认识表1 FD_READ 应用程序想要接收有关是否可读的通知以便读入数据FD_WRITE 应用程序想要接收有关是否可写的通知以便写入数据FD_OOB 应用程序想接收是否有带外OOB数据抵达的通知FD_ACCEPT 应用程序想接收与进入连接有关的通知FD_CONNECT 应用程序想接收与一次连接或者多点join操作完成的通知FD_CLOSE 应用程序想接收与套接字关闭有关的通知FD_QOS 应用程序想接收套接字“服务质量”QoS发生更改的通知FD_GROUP_QOS 应用程序想接收套接字组“服务质量”发生更改的通知现在没什么用处为未来套接字组的使用保留FD_ROUTING_INTERFACE_CHANGE 应用程序想接收在指定的方向上与路由接口发生变化的通知FD_ADDRESS_LIST_CHANGE 应用程序想接收针对套接字的协议家族本地地址列表发生变化的通知 三.事件选择Winsock提供了另一个有用的异步I/O模型。和WSAAsyncSelect模型类似的是它也允许应用程序在一个或多个套接字上接收以事件为基础的网络事件通知。对于表1总结的、由WSAAsyncSelect模型采用的网络事件来说它们均可原封不动地移植到新模型。在用新模型开发的应用程序中也能接收和处理所有那些事件。该模型最主要的差别在于网络事件会投递至一个事件对象句柄而非投递至一个窗口例程。节选自《Windows网络编程》第八章)还是让我们先看代码然后进行分析#include winsock2.h #include stdio.h #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) int g_iTotalConn 0; SOCKET g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; WSAEVENT g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID); void Cleanup(int index); int main() { WSADATA wsaData; SOCKET sListen, sClient; SOCKADDR_IN local, client; DWORD dwThreadId; int iaddrSize sizeof(SOCKADDR_IN); // Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, wsaData); // Create listening socket sListen socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Bind local.sin_addr.S_un.S_addr htonl(INADDR_ANY); local.sin_family AF_INET; local.sin_port htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)local, sizeof(SOCKADDR_IN)); // Listen listen(sListen, 3); // Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, dwThreadId); while (TRUE) { // Accept a connection sClient accept(sListen, (struct sockaddr *)client,iaddrSize); printf(Accepted client:%s:%d\n,inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); // Associate socket with network event g_CliSocketArr[g_iTotalConn] sClient; g_CliEventArr[g_iTotalConn] WSACreateEvent(); WSAEventSelect(g_CliSocketArr[g_iTotalConn], g_CliEventArr[g_iTotalConn], FD_READ |FD_CLOSE); g_iTotalConn; } } DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam) { int ret, index; WSANETWORKEVENTS NetworkEvents; char szMessage[MSGSIZE]; while (TRUE) { ret WSAWaitForMultipleEvents(g_iTotalConn, g_CliEventArr,FALSE, 1000, FALSE); if (ret WSA_WAIT_FAILED || ret WSA_WAIT_TIMEOUT) { continue; } index ret - WSA_WAIT_EVENT_0; WSAEnumNetworkEvents(g_CliSocketArr[index], g_CliEventArr[index],NetworkEvents); if (NetworkEvents.lNetworkEvents FD_READ) { // Receive message from client ret recv(g_CliSocketArr[index], szMessage, MSGSIZE, 0); if (ret 0 || (ret SOCKET_ERROR WSAGetLastError() WSAECONNRESET)) { Cleanup(index); } else { szMessage[ret] \0; send(g_CliSocketArr[index], szMessage,strlen(szMessage), 0); } } if (NetworkEvents.lNetworkEvents FD_CLOSE) { Cleanup(index); } } return 0; } void Cleanup(int index) { closesocket(g_CliSocketArr[index]); WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]); if (index g_iTotalConn - 1) { g_CliSocketArr[index] g_CliSocketArr[g_iTotalConn - 1]; g_CliEventArr[index] g_CliEventArr[g_iTotalConn - 1]; } g_iTotalConn--; }事件选择模型也比较简单实现起来也不是太复杂它的基本思想是将每个套接字都和一个WSAEVENT对象对应起来并且在关联的时候指定需要关注的哪些网络事件。一旦在某个套接字上发生了我们关注的事件FD_READ和FD_CLOSE与之相关联的WSAEVENT对象被Signaled。程序定义了两个全局数组一个套接字数组一个WSAEVENT对象数组其大小都是MAXIMUM_WAIT_OBJECTS64两个数组中的元素一一对应。同样的这里的程序没有考虑两个问题一是不能无条件的调用accept因为我们支持的并发连接数有限。解决方法是将套接字按MAXIMUM_WAIT_OBJECTS分组每MAXIMUM_WAIT_OBJECTS个套接字一组每一组分配一个工作者线程或者采用WSAAccept代替accept并回调自己定义的Condition Function。第二个问题是没有对连接数为0的情形做特殊处理程序在连接数为0的时候CPU占用率为100%。四.重叠I/O模型Winsock2的发布使得Socket I/O有了和文件I/O统一的接口。我们可以通过使用Win32文件操纵函数ReadFile和WriteFile来进行Socket I/O。伴随而来的用于普通文件I/O的重叠I/O模型和完成端口模型对Socket I/O也适用了。这些模型的优点是可以达到更佳的系统性能但是实现较为复杂里面涉及较多的C语言技巧。例如我们在完成端口模型中会经常用到所谓的“尾随数据”。1.用事件通知方式实现的重叠I/O模型#include winsock2.h #include stdio.h #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) typedef struct { WSAOVERLAPPED overlap; WSABUF Buffer; char szMessage[MSGSIZE]; DWORD NumberOfBytesRecvd; DWORD Flags; }PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA; int g_iTotalConn 0; SOCKET g_CliSocketArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; WSAEVENT g_CliEventArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; LPPER_IO_OPERATION_DATA g_pPerIODataArr[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS]; DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID); void Cleanup(int); int main() { WSADATA wsaData; SOCKET sListen, sClient; SOCKADDR_IN local, client; DWORD dwThreadId; int iaddrSize sizeof(SOCKADDR_IN); // Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, wsaData); // Create listening socket sListen socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Bind local.sin_addr.S_un.S_addr htonl(INADDR_ANY); local.sin_family AF_INET; local.sin_port htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)local, sizeof(SOCKADDR_IN)); // Listen listen(sListen, 3); // Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, dwThreadId); while (TRUE) { // Accept a connection sClient accept(sListen, (struct sockaddr *)client,iaddrSize); printf(Accepted client:%s:%d\n,inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); g_CliSocketArr[g_iTotalConn] sClient; // Allocate a PER_IO_OPERATION_DATA structure g_pPerIODataArr[g_iTotalConn] (LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc( GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA)); g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-Buffer.len MSGSIZE; g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-Buffer.buf g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-szMessage; g_CliEventArr[g_iTotalConn] g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-overlap.hEvent WSACreateEvent(); // Launch an asynchronous operation WSARecv( g_CliSocketArr[g_iTotalConn], g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-Buffer, 1, g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-NumberOfBytesRecvd, g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-Flags, g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-overlap, NULL); g_iTotalConn; } closesocket(sListen); WSACleanup(); return 0; } DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam) { int ret, index; DWORD cbTransferred; while (TRUE) { ret WSAWaitForMultipleEvents(g_iTotalConn, g_CliEventArr,FALSE, 1000, FALSE); if (ret WSA_WAIT_FAILED || ret WSA_WAIT_TIMEOUT) { continue; } index ret - WSA_WAIT_EVENT_0; WSAResetEvent(g_CliEventArr[index]); WSAGetOverlappedResult( g_CliSocketArr[index], g_pPerIODataArr[index]-overlap, cbTransferred, TRUE, g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-Flags); if (cbTransferred 0) { // The connection was closed by client Cleanup(index); } else { // g_pPerIODataArr[index]-szMessage contains thereceived data g_pPerIODataArr[index]-szMessage[cbTransferred] \0; send(g_CliSocketArr[index],g_pPerIODataArr[index]-szMessage,\ cbTransferred, 0); // Launch another asynchronous operation WSARecv( g_CliSocketArr[index], g_pPerIODataArr[index]-Buffer, 1, g_pPerIODataArr[index]-NumberOfBytesRecvd, g_pPerIODataArr[index]-Flags, g_pPerIODataArr[index]-overlap, NULL); } } return 0; } void Cleanup(int index) { closesocket(g_CliSocketArr[index]); WSACloseEvent(g_CliEventArr[index]); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, g_pPerIODataArr[index]); if (index g_iTotalConn - 1) { g_CliSocketArr[index] g_CliSocketArr[g_iTotalConn - 1]; g_CliEventArr[index] g_CliEventArr[g_iTotalConn - 1]; g_pPerIODataArr[index] g_pPerIODataArr[g_iTotalConn - 1]; } g_pPerIODataArr[--g_iTotalConn] NULL; }这个模型与上述其他模型不同的是它使用Winsock2提供的异步I/O函数WSARecv。在调用WSARecv时指定一个WSAOVERLAPPED结构这个调用不是阻塞的也就是说它会立刻返回。一旦有数据到达的时候被指定的WSAOVERLAPPED结构中的hEvent被Signaled。由于下面这个语句g_CliEventArr[g_iTotalConn] g_pPerIODataArr[g_iTotalConn]-overlap.hEvent使得与该套接字相关联的WSAEVENT对象也被Signaled所以WSAWaitForMultipleEvents的调用操作成功返回。我们现在应该做的就是用与调用WSARecv相同的WSAOVERLAPPED结构为参数调用WSAGetOverlappedResult从而得到本次I/O传送的字节数等相关信息。在取得接收的数据后把数据原封不动的发送到客户端然后重新激活一个WSARecv异步操作。2.用完成例程方式实现的重叠I/O模型#include WINSOCK2.H #include stdio.h #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) typedef struct { WSAOVERLAPPED overlap; WSABUF Buffer; char szMessage[MSGSIZE]; DWORD NumberOfBytesRecvd; DWORD Flags; SOCKET sClient; }PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA; DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID); void CALLBACK CompletionROUTINE(DWORD, DWORD, LPWSAOVERLAPPED, DWORD); SOCKET g_sNewClientConnection; BOOL g_bNewConnectionArrived FALSE; int main() { WSADATA wsaData; SOCKET sListen; SOCKADDR_IN local, client; DWORD dwThreadId; int iaddrSize sizeof(SOCKADDR_IN); // Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, wsaData); // Create listening socket sListen socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Bind local.sin_addr.S_un.S_addr htonl(INADDR_ANY); local.sin_family AF_INET; local.sin_port htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)local, sizeof(SOCKADDR_IN)); // Listen listen(sListen, 3); // Create worker thread CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, NULL, 0, dwThreadId); while (TRUE) { // Accept a connection g_sNewClientConnection accept(sListen, (struct sockaddr*)client, iaddrSize); g_bNewConnectionArrived TRUE; printf(Accepted client:%s:%d\n,inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); } } DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID lpParam) { LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData NULL; while (TRUE) { if (g_bNewConnectionArrived) { // Launch an asynchronous operation for new arrivedconnection lpPerIOData (LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc( GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA)); lpPerIOData-Buffer.len MSGSIZE; lpPerIOData-Buffer.buf lpPerIOData-szMessage; lpPerIOData-sClient g_sNewClientConnection; WSARecv(lpPerIOData-sClient, lpPerIOData-Buffer, 1, lpPerIOData-NumberOfBytesRecvd, lpPerIOData-Flags, lpPerIOData-overlap, CompletionROUTINE); g_bNewConnectionArrived FALSE; } SleepEx(1000, TRUE); } return 0; } void CALLBACK CompletionROUTINE(DWORD dwError, DWORD cbTransferred, LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped, DWORD dwFlags) { LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData (LPPER_IO_OPERATION_DATA)lpOverlapped; if (dwError ! 0 || cbTransferred 0) { // Connection was closed by client closesocket(lpPerIOData-sClient); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpPerIOData); } else { lpPerIOData-szMessage[cbTransferred] \0; send(lpPerIOData-sClient, lpPerIOData-szMessage,cbTransferred, 0); // Launch another asynchronous operation memset(lpPerIOData-overlap, 0, sizeof(WSAOVERLAPPED)); lpPerIOData-Buffer.len MSGSIZE; lpPerIOData-Buffer.buf lpPerIOData-szMessage; WSARecv(lpPerIOData-sClient, lpPerIOData-Buffer, 1, lpPerIOData-NumberOfBytesRecvd, lpPerIOData-Flags, lpPerIOData-overlap, CompletionROUTINE); } }用完成例程来实现重叠I/O比用事件通知简单得多。在这个模型中主线程只用不停的接受连接即可辅助线程判断有没有新的客户端连接被建立如果有就为那个客户端套接字激活一个异步的WSARecv操作然后调用SleepEx使线程处于一种可警告的等待状态以使得I/O完成后CompletionROUTINE可以被内核调用。如果辅助线程不调用SleepEx则内核在完成一次I/O操作后无法调用完成例程因为完成例程的运行应该和当初激活WSARecv异步操作的代码在同一个线程之内。完成例程内的实现代码比较简单它取出接收到的数据然后将数据原封不动的发送给客户端最后重新激活另一个WSARecv异步操作。注意在这里用到了“尾随数据”。我们在调用WSARecv的时候参数lpOverlapped实际上指向一个比它大得多的结构PER_IO_OPERATION_DATA这个结构除了WSAOVERLAPPED以外还被我们附加了缓冲区的结构信息另外还包括客户端套接字等重要的信息。这样在完成例程中通过参数lpOverlapped拿到的不仅仅是WSAOVERLAPPED结构还有后边尾随的包含客户端套接字和接收数据缓冲区等重要信息。这样的C语言技巧在我后面介绍完成端口的时候还会使用到。五.完成端口模型“完成端口”模型是迄今为止最为复杂的一种I/O模型。然而假若一个应用程序同时需要管理为数众多的套接字那么采用这种模型往往可以达到最佳的系统性能但不幸的是该模型只适用于Windows NT和Windows 2000操作系统。因其设计的复杂性只有在你的应用程序需要同时管理数百乃至上千个套接字的时候而且希望随着系统内安装的CPU数量的增多应用程序的性能也可以线性提升才应考虑采用“完成端口”模型。要记住的一个基本准则是假如要为Windows NT或Windows 2000开发高性能的服务器应用同时希望为大量套接字I/O请求提供服务Web服务器便是这方面的典型例子那么I/O完成端口模型便是最佳选择节选自《Windows网络编程》第八章完成端口模型是我最喜爱的一种模型。虽然其实现比较复杂其实我觉得它的实现比用事件通知实现的重叠I/O简单多了但其效率是惊人的。我在T公司的时候曾经帮同事写过一个邮件服务器的性能测试程序用的就是完成端口模型。结果表明完成端口模型在多连接成千上万的情况下仅仅依靠一两个辅助线程就可以达到非常高的吞吐量。下面我还是从代码说起#include WINSOCK2.H #include stdio.h #define PORT 5150 #define MSGSIZE 1024 #pragma comment(lib, ws2_32.lib) typedef enum { RECV_POSTED }OPERATION_TYPE; typedef struct { WSAOVERLAPPED overlap; WSABUF Buffer; char szMessage[MSGSIZE]; DWORD NumberOfBytesRecvd; DWORD Flags; OPERATION_TYPE OperationType; }PER_IO_OPERATION_DATA, *LPPER_IO_OPERATION_DATA; DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID); int main() { WSADATA wsaData; SOCKET sListen, sClient; SOCKADDR_IN local, client; DWORD i, dwThreadId; int iaddrSize sizeof(SOCKADDR_IN); HANDLE CompletionPort INVALID_HANDLE_VALUE; SYSTEM_INFO systeminfo; LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData NULL; // Initialize Windows Socket library WSAStartup(0x0202, wsaData); // Create completion port CompletionPort CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0,0); // Create worker thread GetSystemInfo(systeminfo); for (i 0; i systeminfo.dwNumberOfProcessors; i) { CreateThread(NULL, 0, WorkerThread, CompletionPort, 0,dwThreadId); } // Create listening socket sListen socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // Bind local.sin_addr.S_un.S_addr htonl(INADDR_ANY); local.sin_family AF_INET; local.sin_port htons(PORT); bind(sListen, (struct sockaddr *)local, sizeof(SOCKADDR_IN)); // Listen listen(sListen, 3); while (TRUE) { // Accept a connection sClient accept(sListen, (struct sockaddr *)client,iaddrSize); printf(Accepted client:%s:%d\n,inet_ntoa(client.sin_addr), ntohs(client.sin_port)); // Associate the newly arrived client socket with completion port CreateIoCompletionPort((HANDLE)sClient, CompletionPort,(DWORD)sClient, 0); // Launch an asynchronous operation for new arrived connection lpPerIOData (LPPER_IO_OPERATION_DATA)HeapAlloc( GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA)); lpPerIOData-Buffer.len MSGSIZE; lpPerIOData-Buffer.buf lpPerIOData-szMessage; lpPerIOData-OperationType RECV_POSTED; WSARecv(sClient, lpPerIOData-Buffer, 1, lpPerIOData-NumberOfBytesRecvd, lpPerIOData-Flags, lpPerIOData-overlap, NULL); } PostQueuedCompletionStatus(CompletionPort, 0xFFFFFFFF, 0, NULL); CloseHandle(CompletionPort); closesocket(sListen); WSACleanup(); return 0; } DWORD WINAPI WorkerThread(LPVOID CompletionPortID) { HANDLE CompletionPort(HANDLE)CompletionPortID; DWORD dwBytesTransferred; SOCKET sClient; LPPER_IO_OPERATION_DATA lpPerIOData NULL; while (TRUE) { GetQueuedCompletionStatus( CompletionPort, dwBytesTransferred, sClient, (LPOVERLAPPED *)lpPerIOData, INFINITE); if (dwBytesTransferred 0xFFFFFFFF) { return 0; } if (lpPerIOData-OperationType RECV_POSTED) { if (dwBytesTransferred 0) { // Connection was closed by client closesocket(sClient); HeapFree(GetProcessHeap(), 0, lpPerIOData); } else { lpPerIOData-szMessage[dwBytesTransferred] \0; send(sClient, lpPerIOData-szMessage,dwBytesTransferred, 0); // Launch another asynchronous operation forsClient memset(lpPerIOData, 0,sizeof(PER_IO_OPERATION_DATA)); lpPerIOData-Buffer.len MSGSIZE; lpPerIOData-Buffer.buf lpPerIOData-szMessage; lpPerIOData-OperationType RECV_POSTED; WSARecv(sClient, lpPerIOData-Buffer, 1, lpPerIOData-NumberOfBytesRecvd, lpPerIOData-Flags, lpPerIOData-overlap, NULL); } } } return 0; }首先说说主线程1.创建完成端口对象2.创建工作者线程这里工作者线程的数量是按照CPU的个数来决定的这样可以达到最佳性能3.创建监听套接字绑定监听然后程序进入循环4.在循环中我做了以下几件事情(1).接受一个客户端连接(2).将该客户端套接字与完成端口绑定到一起(还是调用CreateIoCompletionPort但这次的作用不同)注意按道理来讲此时传递给CreateIoCompletionPort的第三个参数应该是一个完成键一般来讲程序都是传递一个单句柄数据结构的地址该单句柄数据包含了和该客户端连接有关的信息由于我们只关心套接字句柄所以直接将套接字句柄作为完成键传递(3).触发一个WSARecv异步调用这次又用到了“尾随数据”使接收数据所用的缓冲区紧跟在WSAOVERLAPPED对象之后此外还有操作类型等重要信息。在工作者线程的循环中我们1.调用GetQueuedCompletionStatus取得本次I/O的相关信息例如套接字句柄、传送的字节数、单I/O数据结构的地址等等2.通过单I/O数据结构找到接收数据缓冲区然后将数据原封不动的发送到客户端3.再次触发一个WSARecv异步操作六.五种I/O模型的比较我会从以下几个方面来进行比较*有无每线程64连接数限制如果在选择模型中没有重新定义FD_SETSIZE宏则每个fd_set默认可以装下64个SOCKET。同样的受MAXIMUM_WAIT_OBJECTS宏的影响事件选择、用事件通知实现的重叠I/O都有每线程最大64连接数限制。如果连接数成千上万则必须对客户端套接字进行分组这样势必增加程序的复杂度。相反异步选择、用完成例程实现的重叠I/O和完成端口不受此限制。*线程数除了异步选择以外其他模型至少需要2个线程。一个主线程和一个辅助线程。同样的如果连接数大于64则选择模型、事件选择和用事件通知实现的重叠I/O的线程数还要增加。*实现的复杂度我的个人看法是在实现难度上异步选择选择用完成例程实现的重叠I/O事件选择完成端口用事件通知实现的重叠I/O *性能由于选择模型中每次都要重设读集在select函数返回后还要针对所有套接字进行逐一测试我的感觉是效率比较差完成端口和用完成例程实现的重叠I/O基本上不涉及全局数据效率应该是最高的而且在多处理器情形下完成端口还要高一些事件选择和用事件通知实现的重叠I/O在实现机制上都是采用WSAWaitForMultipleEvents感觉效率差不多至于异步选择不好比较。所以我的结论是:选择用事件通知实现的重叠I/O事件选择用完成例程实现的重叠I/O完成端口 WinSock学习笔记Socket套接字◆先看定义typedef unsigned int u_int; typedef u_int SOCKET;◆Socket相当于进行网络通信两端的插座只要对方的Socket和自己的Socket有通信联接双方就可以发送和接收数据了。其定义类似于文件句柄的定义。◆Socket有五种不同的类型1、流式套接字(streamsocket)定义#define SOCK_STREAM 1 流式套接字提供了双向、有序的、无重复的以及无记录边界的数据流服务适合处理大量数据。它是面向联结的必须建立数据传输链路同时还必须对传输的数据进行验证确保数据的准确性。因此系统开销较大。2、数据报套接字(datagramsocket)定义#define SOCK_DGRAM 2 数据报套接字也支持双向的数据流但不保证传输数据的准确性但保留了记录边界。由于数据报套接字是无联接的例如广播时的联接所以并不保证接收端是否正在侦听。数据报套接字传输效率比较高。3、原始套接字(raw-protocolinterface)定义#define SOCK_RAW 3 原始套接字保存了数据包中的完整IP头前面两种套接字只能收到用户数据。因此可以通过原始套接字对数据进行分析。其它两种套接字不常用这里就不介绍了。◆Socket开发所必须需要的文件(以WinSockV2.0为例)头文件Winsock2.h库文件WS2_32.LIB动态库W32_32.DLL一些重要的定义1、数据类型的基本定义这个大家一看就懂。typedef unsigned char u_char; typedef unsigned short u_short; typedef unsigned int u_int; typedef unsigned long u_long; 2、网络地址的数据结构有一个老的和一个新的的请大家留意如果想知道为什么请发邮件给BillGate。其实就是计算机的IP地址不过一般不用用点分开的IP地址当然也提供一些转换函数。◆旧的网络地址结构的定义为一个4字节的联合struct in_addr { union { struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b; struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w; u_long S_addr; } S_un; #define s_addr S_un.S_addr /* can be used for most tcp ip code */ //下面几行省略,反正没什么用处。 };其实完全不用这么麻烦请看下面:◆新的网络地址结构的定义非常简单就是一个无符号长整数 unsigned long。举个例子IP地址为127.0.0.1的网络地址是什么呢请看定义#define INADDR_LOOPBACK 0x7f000001 3、套接字地址结构(1)、sockaddr结构struct sockaddr { u_short sa_family; /* address family */ char sa_data[14]; /* up to 14 bytes of direct address */ }; sa_family为网络地址类型一般为AF_INET表示该socket在Internet域中进行通信该地址结构随选择的协议的不同而变化因此一般情况下另一个与该地址结构大小相同的sockaddr_in结构更为常用sockaddr_in结构用来标识TCP/IP协议下的地址。换句话说这个结构是通用socket地址结构而下面的sockaddr_in是专门针对Internet域的socket地址结构。(2)、sockaddr_in结构struct sockaddr_in { short sin_family; u_short sin_port; struct in_addr sin_addr; char sin_zero[8]; }; sin _family为网络地址类型必须设定为AF_INET。sin_port为服务端口注意不要使用已固定的服务端口如HTTP的端口80等。如果端口设置为0则系统会自动分配一个唯一端口。sin_addr为一个unsigned long的IP地址。sin_zero为填充字段纯粹用来保证结构的大小。◆将常用的用点分开的IP地址转换为unsigned long类型的IP地址的函数unsigned long inet_addr(const char FAR * cp )用法unsigned long addrinet_addr(192.1.8.84)◆如果将sin_addr设置为INADDR_ANY则表示所有的IP地址也即所有的计算机。#define INADDR_ANY (u_long)0x00000000 4、主机地址先看定义struct hostent { char FAR * h_name; /* official name of host */ char FAR * FAR * h_aliases; /* alias list */ short h_addrtype; /* host address type */ short h_length; /* length of address */ char FAR * FAR * h_addr_list; /* list of addresses */ #define h_addr h_addr_list[0] /* address, for backward compat */ }; h_name为主机名字。h_aliases为主机别名列表。h_addrtype为地址类型。h_length为地址类型。h_addr_list为IP地址如果该主机有多个网卡就包括地址的列表。另外还有几个类似的结构这里就不一一介绍了。5、常见TCP/IP协议的定义#define IPPROTO_IP 0 #define IPPROTO_ICMP 1 #define IPPROTO_IGMP 2 #define IPPROTO_TCP 6 #define IPPROTO_UDP 17 #define IPPROTO_RAW 255 具体是什么协议大家一看就知道了。套接字的属性为了灵活使用套接字我们可以对它的属性进行设定。1、属性内容//允许调试输出#define SO_DEBUG 0x0001 /* turn on debugging info recording */ //是否监听模式#define SO_ACCEPTCONN 0x0002 /* socket has had listen() */ //套接字与其他套接字的地址绑定#define SO_REUSEADDR 0x0004 /* allow local address reuse */ //保持连接#define SO_KEEPALIVE 0x0008 /* keep connections alive */ //不要路由出去#define SO_DONTROUTE 0x0010 /* just use interface addresses */ //设置为广播#define SO_BROADCAST 0x0020 /* permit sending of broadcast msgs */ //使用环回不通过硬件#define SO_USELOOPBACK 0x0040 /* bypass hardware when possible */ //当前拖延值#define SO_LINGER 0x0080 /* linger on close if data present */ //是否加入带外数据#define SO_OOBINLINE 0x0100 /* leave received OOB data in line */ //禁用LINGER选项#define SO_DONTLINGER (int)(~SO_LINGER) //发送缓冲区长度#define SO_SNDBUF 0x1001 /* send buffer size */ //接收缓冲区长度#define SO_RCVBUF 0x1002 /* receive buffer size */ //发送超时时间#define SO_SNDTIMEO 0x1005 /* send timeout */ //接收超时时间#define SO_RCVTIMEO 0x1006 /* receive timeout */ //错误状态#define SO_ERROR 0x1007 /* get error status and clear */ //套接字类型#define SO_TYPE 0x1008 /* get socket type */ 2、读取socket属性int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR *optlen) s为欲读取属性的套接字。level为套接字选项的级别大多数是特定协议和套接字专有的。如IP协议应为 IPPROTO_IP。optname为读取选项的名称optval为存放选项值的缓冲区指针。optlen为缓冲区的长度用法int ttl0; //读取TTL值int rc getsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)ttl, sizeof(ttl)); //来自MS platform SDK 2003 3、设置socket属性int setsockopt(SOCKET s,int level, int optname,const char FAR * optval, intoptlen) s为欲设置属性的套接字。level为套接字选项的级别用法同上。optname为设置选项的名称optval为存放选项值的缓冲区指针。optlen为缓冲区的长度用法int ttl32; //设置TTL值int rc setsockopt( s, IPPROTO_IP, IP_TTL, (char *)ttl, sizeof(ttl));套接字的使用步骤1、启动Winsock对WinsockDLL进行初始化协商Winsock的版本支持并分配必要的资源。服务器端和客户端int WSAStartup( WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData ) wVersionRequested为打算加载Winsock的版本一般如下设置wVersionRequestedMAKEWORD(2,0)或者直接赋值wVersionRequested2 LPWSADATA为初始化Socket后加载的版本的信息,定义如下typedef struct WSAData { WORD wVersion; WORD wHighVersion; char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN1]; char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN1]; unsigned short iMaxSockets; unsigned short iMaxUdpDg; char FAR * lpVendorInfo; } WSADATA, FAR * LPWSADATA;如果加载成功后数据为wVersion2 表示加载版本为2.0。wHighVersion514 表示当前系统支持socket最高版本为2.2。szDescriptionWinSock 2.0 szSystemStatusRunning 表示正在运行。iMaxSockets0 表示同时打开的socket最大数为0表示没有限制。iMaxUdpDg0 表示同时打开的数据报最大数为0表示没有限制。lpVendorInfo 没有使用为厂商指定信息预留。该函数使用方法WORD wVersionMAKEWORD(2,0); WSADATA wsData; int nResult WSAStartup(wVersion,wsData); if(nResult !0) { //错误处理} 2、创建套接字服务器端和客户端SOCKET socket( int af, int type, int protocol ); af为网络地址类型一般为AF_INET表示在Internet域中使用。type为套接字类型前面已经介绍了。protocol为指定网络协议一般为IPPROTO_IP。用法SOCKET socksocket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_IP); if(sockINVALID_SOCKET) { //错误处理} 3、套接字的绑定将本地地址绑定到所创建的套接字上。服务器端和客户端int bind( SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen ) s为已经创建的套接字。name为socket地址结构为sockaddr结构如前面讨论的我们一般使用sockaddr_in结构在使用再强制转换为sockaddr结构。namelen为地址结构的长度。用法sockaddr_in addr; addr. sin_familyAF_INET; addr. sin_port htons(0); //保证字节顺序addr. sin_addr.s_addr inet_addr(192.1.8.84) int nResultbind(s,(sockaddr*)addr,sizeof(sockaddr)); if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理} 4、套接字的监听服务器端int listen(SOCKET s, int backlog ) s为一个已绑定但未联接的套接字。backlog为指定正在等待联接的最大队列长度这个参数非常重要因为服务器一般可以提供多个连接。用法int nResultlisten(s,5) //最多5个连接if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理} 5、套接字等待连接:服务器端SOCKET accept( SOCKET s, struct sockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen ) s为处于监听模式的套接字。sockaddr为接收成功后返回客户端的网络地址。addrlen为网络地址的长度。用法sockaddr_in addr; SOCKET s_daccept(s,(sockaddr*)addr,sizeof(sockaddr)); if(sINVALID_SOCKET) { //错误处理} 6、套接字的连结将两个套接字连结起来准备通信。客户端int connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen ) s为欲连结的已创建的套接字。name为欲连结的socket地址。namelen为socket地址的结构的长度。用法sockaddr_in addr; addr. sin_familyAF_INET; addr. sin_porthtons(0); //保证字节顺序addr. sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY) //保证字节顺序int nResultconnect(s,(sockaddr*)addr,sizeof(sockaddr)); if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理} 7、套接字发送数据服务器端和客户端int send(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags ) s为服务器端监听的套接字。buf为欲发送数据缓冲区的指针。len为发送数据缓冲区的长度。flags为数据发送标记。返回值为发送数据的字符数。◆这里讲一下这个发送标记下面8中讨论的接收标记也一样flag取值必须为0或者如下定义的组合0表示没有特殊行为。#define MSG_OOB 0x1 /* process out-of-band data */ #define MSG_PEEK 0x2 /* peek at incoming message */ #define MSG_DONTROUTE 0x4 /* send without using routing tables */ MSG_OOB表示数据应该带外发送所谓带外数据就是TCP紧急数据。MSG_PEEK表示使有用的数据复制到缓冲区内但并不从系统缓冲区内删除。MSG_DONTROUTE表示不要将包路由出去。用法char buf[]xiaojin; int nResultsend(s,buf,strlen(buf)); if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理} 8、套接字的数据接收客户端int recv( SOCKET s, char FAR * buf, int len, int flags ) s为准备接收数据的套接字。buf为准备接收数据的缓冲区。len为准备接收数据缓冲区的大小。flags为数据接收标记。返回值为接收的数据的字符数。用法char mess[1000]; int nResult recv(s,mess,1000,0); if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理} 9、中断套接字连接通知服务器端或客户端停止接收和发送数据。服务器端和客户端int shutdown(SOCKET s, int how) s为欲中断连接的套接字。How为描述禁止哪些操作取值为SD_RECEIVE、SD_SEND、SD_BOTH。#define SD_RECEIVE 0x00 #define SD_SEND 0x01 #define SD_BOTH 0x02用法int nResult shutdown(s,SD_BOTH); if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理} 10、关闭套接字释放所占有的资源。服务器端和客户端int closesocket( SOCKET s ) s为欲关闭的套接字。用法int nResultclosesocket(s); if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理}与socket有关的一些函数介绍1、读取当前错误值每次发生错误时如果要对具体问题进行处理那么就应该调用这个函数取得错误代码。 int WSAGetLastError(void ); #define h_errno WSAGetLastError()错误值请自己阅读Winsock2.h。2、将主机的unsignedlong值转换为网络字节顺序(32位)为什么要这样做呢因为不同的计算机使用不同的字节顺序存储数据。因此任何从Winsock函数对IP地址和端口号的引用和传给Winsock函数的IP地址和端口号均时按照网络顺序组织的。 u_long htonl(u_long hostlong); 举例htonl(0)0 htonl(80) 1342177280 3、将unsignedlong数从网络字节顺序转换位主机字节顺序是上面函数的逆函数。 u_long ntohl(u_long netlong); 举例ntohl(0)0 ntohl(1342177280) 80 4、将主机的unsignedshort值转换为网络字节顺序(16位)原因同2 u_short htons(u_short hostshort); 举例htonl(0)0 htonl(80) 20480 5、将unsignedshort数从网络字节顺序转换位主机字节顺序是上面函数的逆函数。 u_short ntohs(u_short netshort); 举例ntohs(0)0 ntohsl(20480) 80 6、将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址这个结构的定义见笔记(一)实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。 unsigned long inet_addr( const char FAR * cp ); 举例inet_addr(192.1.8.84)1409810880 inet_addr(127.0.0.1) 16777343如果发生错误函数返回INADDR_NONE值。7、将网络地址转换位用点分割的IP地址是上面函数的逆函数。 char FAR * inet_ntoa( struct in_addr in ); 举例char * ipaddrNULL; char addr[20]; in_addr inaddr; inaddr. s_addr16777343; ipaddr inet_ntoa(inaddr); strcpy(addr,ipaddr); 这样addr的值就变为127.0.0.1。注意意不要修改返回值或者进行释放动作。如果函数失败就会返回NULL值。8、获取套接字的本地地址结构 int getsockname(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen); s为套接字name为函数调用后获得的地址值namelen为缓冲区的大小。9、获取与套接字相连的端地址结构 int getpeername(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * namelen); s为套接字name为函数调用后获得的端地址值namelen为缓冲区的大小。10、获取计算机名 int gethostname( char FAR * name, int namelen ); name是存放计算机名的缓冲区namelen是缓冲区的大小用法 char szName[255]; memset(szName,0,255); if(gethostname(szName,255)SOCKET_ERROR) { //错误处理 }返回值为szNmaexiaojin 11、根据计算机名获取主机地址 struct hostent FAR * gethostbyname( const char FAR * name ); name为计算机名。用法 hostent * host; char* ip; host gethostbyname(xiaojin); if(host-h_addr_list[0]) { struct in_addr addr; memmove(addr, host-h_addr_list[0]4); //获得标准IP地址 ipinet_ ntoa (addr); }返回值为hostent-h_namexiaojin hostent-h_addrtype2 //AF_INET hostent-length4 ip127.0.0.1 Winsock 的I/O操作1、两种I/O模式 阻塞模式执行I/O操作完成前会一直进行等待不会将控制权交给程序。套接字默认为阻塞模式。可以通过多线程技术进行处理。 非阻塞模式执行I/O操作时Winsock函数会返回并交出控制权。这种模式使用起来比较复杂因为函数在没有运行完成就进行返回会不断地返回 WSAEWOULDBLOCK错误。但功能强大。为了解决这个问题提出了进行I/O操作的一些I/O模型,下面介绍最常见的三种2、select模型 通过调用select函数可以确定一个或多个套接字的状态判断套接字上是否有数据或者能否向一个套接字写入数据。int select( int nfds, fd_set FAR * readfds, fd_set FAR * writefds, fd_set FAR *exceptfds, const struct timeval FAR * timeout );◆先来看看涉及到的结构的定义a、 d_set结构#define FD_SETSIZE 64? typedef struct fd_set { u_int fd_count; /* how many are SET? */ SOCKET fd_array[FD_SETSIZE]; /* an array of SOCKETs */ } fd_set; fd_count为已设定socket的数量fd_array为socket列表FD_SETSIZE为最大socket数量建议不小于64。这是微软建议的。B、timeval结构struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* and microseconds */ }; tv_sec为时间的秒值。tv_usec为时间的毫秒值。这个结构主要是设置select()函数的等待值如果将该结构设置为(0,0)则select()函数会立即返回。◆再来看看select函数各参数的作用nfds没有任何用处主要用来进行系统兼容用一般设置为0。readfds等待可读性检查的套接字组。writefds等待可写性检查的套接字组。exceptfds等待错误检查的套接字组。timeout超时时间。函数失败的返回值调用失败返回SOCKET_ERROR,超时返回0。readfds、writefds、exceptfds三个变量至少有一个不为空同时这个不为空的套接字组种至少有一个socket道理很简单否则要select干什么呢。 举例测试一个套接字是否可读fd_set fdread; //FD_ZERO定义// #define FD_ZERO(set) (((fd_set FAR *)(set))-fd_count0) FD_ZERO(fdread); FD_SET(s,fdread) //加入套接字详细定义请看winsock2.h if(select(0,%fdread,NULL,NULL,NULL)0 { //成功 if(FD_ISSET(s,fread) //是否存在fread中详细定义请看winsock2.h { //是可读的 } }◆I/O操作函数主要用于获取与套接字相关的操作参数。 int ioctlsocket(SOCKET s, long cmd, u_long FAR * argp ); s为I/O操作的套接字。cmd为对套接字的操作命令。argp为命令所带参数的指针。常见的命令 //确定套接字自动读入的数据量#define FIONREAD _IOR(f, 127, u_long) /* get # bytes to read */ //允许或禁止套接字的非阻塞模式允许为非0禁止为0 #define FIONBIO _IOW(f, 126, u_long) /* set/clear non-blocking i/o */ //确定是否所有带外数据都已被读入#define SIOCATMARK _IOR(s, 7, u_long) /* at oob mark? */ 3、WSAAsynSelect模型WSAAsynSelect模型也是一个常用的异步I/O模型。应用程序可以在一个套接字上接收以WINDOWS消息为基础的网络事件通知。该模型的实现方法是通过调用WSAAsynSelect函数自动将套接字设置为非阻塞模式并向WINDOWS注册一个或多个网络时间并提供一个通知时使用的窗口句柄。当注册的事件发生时对应的窗口将收到一个基于消息的通知。 int WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd, u_int wMsg, long lEvent); s为需要事件通知的套接字hWnd为接收消息的窗口句柄wMsg为要接收的消息lEvent为掩码指定应用程序感兴趣的网络事件组合主要如下#define FD_READ_BIT 0 #define FD_READ (1 FD_READ_BIT) #define FD_WRITE_BIT 1 #define FD_WRITE (1 FD_WRITE_BIT) #define FD_OOB_BIT 2 #define FD_OOB (1 FD_OOB_BIT) #define FD_ACCEPT_BIT 3 #define FD_ACCEPT (1 FD_ACCEPT_BIT) #define FD_CONNECT_BIT 4 #define FD_CONNECT (1 FD_CONNECT_BIT) #define FD_CLOSE_BIT 5 #define FD_CLOSE (1 FD_CLOSE_BIT)用法要接收读写通知int nResult WSAAsyncSelect(s,hWnd,wMsg,FD_READ|FD_WRITE)if(nResultSOCKET_ERROR) { //错误处理}取消通知 int nResult WSAAsyncSelect(s,hWnd,00) 当应用程序窗口hWnd收到消息时wMsg.wParam参数标识了套接字lParam的低字标明了网络事件高字则包含错误代码。4、WSAEventSelect模型WSAEventSelect模型类似WSAAsynSelect模型但最主要的区别是网络事件发生时会被发送到一个事件对象句柄而不是发送到一个窗口。使用步骤如下a、创建事件对象来接收网络事件#define WSAEVENT HANDLE #define LPWSAEVENT LPHANDLE WSAEVENT WSACreateEvent( void );该函数的返回值为一个事件对象句柄它具有两种工作状态已传信(signaled)和未传信(nonsignaled)以及两种工作模式人工重设(manual reset)和自动重设(auto reset)。默认未未传信的工作状态和人工重设模式。b、将事件对象与套接字关联同时注册事件使事件对象的工作状态从未传信转变未已传信。 int WSAEventSelect( SOCKET s,WSAEVENT hEventObject,long lNetworkEvents ); s为套接字hEventObject为刚才创建的事件对象句柄lNetworkEvents为掩码定义如上面所述c、I/O处理后设置事件对象为未传信BOOL WSAResetEvent( WSAEVENT hEvent ); Hevent为事件对象成功返回TRUE失败返回FALSE。d、等待网络事件来触发事件句柄的工作状态DWORD WSAWaitForMultipleEvents( DWORD cEvents, const WSAEVENT FAR * lphEvents, BOOL fWaitAll, DWORD dwTimeout, BOOL fAlertable ); lpEvent为事件句柄数组的指针cEvent为为事件句柄的数目其最大值为WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS fWaitAll指定等待类型TRUE当lphEvent数组重所有事件对象同时有信号时返回FALSE任一事件有信号就返回。dwTimeout为等待超时毫秒fAlertable为指定函数返回时是否执行完成例程对事件数组中的事件进行引用时应该用WSAWaitForMultipleEvents的返回值减去预声明值WSA_WAIT_EVENT_0得到具体的引用值。例如nIndexWSAWaitForMultipleEvents(…); MyEventEventArray[Index- WSA_WAIT_EVENT_0]; e、判断网络事件类型int WSAEnumNetworkEvents( SOCKET s, WSAEVENT hEventObject, LPWSANETWORKEVENTS lpNetworkEvents ); s为套接字hEventObject为需要重设的事件对象lpNetworkEvents为记录网络事件和错误代码其结构定义如下typedef struct _WSANETWORKEVENTS { long lNetworkEvents; int iErrorCode[FD_MAX_EVENTS]; } WSANETWORKEVENTS, FAR * LPWSANETWORKEVENTS; f、关闭事件对象句柄BOOL WSACloseEvent(WSAEVENT hEvent);调用成功返回TRUE否则返回FALSE。
