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异步IO模型和Overlapped结构

原创 Linux操作系统 作者:ForTechnology 时间:2011-08-26 14:35:24 0 删除 编辑

异步IO模型和Overlapped结构

OVERLAPPED结构主要用于异步I/O操作,其数据结构定义如下:

typedef struct _OVERLAPPED {
    DWORD Internal;     // 系统保留,存放系统设置的状态
    DWORD InternalHigh; // 系统保留,存放被传输数据的长度
    DWORD Offset;       // 指定文件的位置,文件位置是相对文件开始处的字节偏移量。
    DWORD OffsetHigh;   // 指定开始传送数据的字节偏移量的高位字
    HANDLE hEvent;      // 标识事件,数据传送完成时把它设为信号状态
}OVERLAPPED;

Overlapped I/O模型可以用以下几种方式实现:

一、内核对象实现
1. 把设备句柄看作同步对象,ReadFile将设备句柄设置为无信号。ReadFile异步I/O字节位置必须在OVERLAPPED结构中指定。
2. 完成I/O,设置信息状态为有信号。
3. 通过WaitForSingleObject或WaitForMultipleObject判断或者异步设备调用GetOverLappedResult函数。

二、事件内核对象实现
1. Overlapped成员hEven标识事件内核对象。CreateEvent,为每个请求创建一个事件,初始化每个请求的hEvent成员。调用WaitForMultipleObject来等其中一个或全部完成。
2. Event对象必须是手动重置,使用自动重置WaitForSingleObject()和 WaitForMultipleObjects()函数不会返回。

关于自动重置事件和手动重置事件
自动重置事件:WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()会等待事件到信号状态,随后又自动将其重置为非信号状态,保证等待此事件的线程中只有一个会被唤醒。
手动重置事件:需要调用ResetEvent()才会重置事件。可能有若干个线程在等待同一事件,这样当事件变为信号状态时,所有等待线程都可以 运行了。 SetEvent()函数用来把事件对象设置成信号状态,ResetEvent()把事件对象重置成非信号状态,两者均需事件对象句柄作参数。


三、异步过程调用
在一个Overlapped I/O完成之后,系统调用callback回调函数。系统在设备句柄有信号状态下,才会调用回调函数,传给它完成I/O请求的错误码,传输字节数和 Overlapped结构的地址。通过下面的五个函数可以设置信号状 态:SleepEx,WaitForSingleObjectEx,WaitForMultipleObjectEx,SingalObjectAndWait,MsgWaitForMultipleObjectsEx。

四、完成端口
完成端口(I/O completion)的优点:不会限制handle个数,可处理成千上万个连接。I/O completion port允许一个线程将一个请求暂时保存下来,由另一个线程为它做实际服务。
并发模型与线程池:在典型的并发模型中,服务器为每一个客户端创建一个线程,如果很多客户同时请求,则这些线程都是运行的,那么CPU就要一个个 切换,CPU花费了更多的时间在线程切换,线程却没得到很多CPU时间。到底应该创建多少个线程比较合适呢,微软件帮助文档上讲应该是2*CPU个。但理 想条件下最好线程不要切换,而又能象线程池一样,重复利用。I/O完成端口就是使用了线程池。一个线程执行任务结束后不会销毁,而是重新回到线程队列中。

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