重叠I/O(Overlapped I/O)模型的学习-526互联

参考与学习：https://blog.csdn.net/PiggyXP/article/details/114883
重叠结构（OVERLAPPED）, Windows中所有的异步通信都是基于它的. 至于为什么叫Overlapped？Jeffrey Richter的解释是因为“执行I/O请求的时间与线程执行其他任务的时间是重叠(overlapped)的”
优势：
- 可以运行在支持Winsock2的所有Windows平台（而不像完成端口只是支持NT系统）。
- 比起阻塞、select轮询、WSAAsyncSelect以及WSAEventSelect等模型，重叠I/O(Overlapped I/O)模型使应用程序能达到更佳的系统性能。
  - 前面那些模型是数据到达并拷贝到套接字的缓冲区中，再通知应用程序到位了来拿吧，应用程序再把缓冲区的数据取走；Overlapped I/O模型下则是应用程序直接投递一个缓冲区，当数据到达套接字后将直接被拷贝到投递的缓冲区。
- 《windows网络编程》中提供的试验结果证明了该模式的高性能。
基本原理
- 重叠模型是让应用程序使用重叠数据结构(WSAOVERLAPPED)，一次投递一个或多个Winsock I/O请求。针对这些提交的请求，在它们完成之后，应用程序会收到通知，就可以通过自己另外的代码来处理这些数据。
PS：使用Overlapped I/O，将会使用WSASend、WSARecv，WSASendto、WSARecvFrom代替原先的Send、Recv...进行传输。这些WSA~系列的函数都包含一个Overlapped参数。
有两个方法可用来管理重叠IO请求的完成情况（即接到重叠操作完成的通知）：
- 事件对象通知(event object notification)
- 完成例程(completion routines)
事件通知实现Overlapped I/O
- 基于事件通知，就要将Windows事件对象与WSAOVERLAPPED结构关联。由WSAOVERLAPPED结构可见：
  - WSAOVERLAPPED结构
  - - 五参hEvent即用来绑定WSAEvent对象
- 使用Overlapped I/O，将会使用WSASend、WSARecv，WSASendto、WSARecvFrom代替原先的Send、Recv...进行传输。这些WSA~系列的函数都包含一个Overlapped参数，可以理解为：通过Overlapped参数我们可以在使用WSASend\WSARecv\...等操作发出请求时将其投递到一个重叠模型上，而重叠模型又会与一个事件对象绑定，那此时我们在发出请求后就可以忙后面的事，等重叠操作完成后，绑定的对应的事件就会来通知我们操作完成。
  - WSARecv
  - - 返回WSA_IO_PENDING说明操作成功，但I/O操作还没完成（因此需要绑定一个事件来通知我们何时完成）
    - 用例：
    - 其他仨函数大差不差，我理解都是借助重叠模型绑定事件，之后发起异步请求，在忙后面事的同时，等待重叠操作那边的事件通知。下面就看看等待事件触发的函数
- WSAWaitForMultipleEvents --- WSA~系列的等待事件触发
  - WSAWaitForMultipleEvents 参数
    - 返回WSA_WAIT_TIMEOUT就说明事件还在跑，正常现象，需要做的就是继续wait。
    - 返回WSA_WAIT_FAILED说明出现错误，应检查cEvents和lphEvents。
    - 如果fWaitAll设置为FALSE，事件数组中有某一个事件被传信了，函数会返回这个事件的索引值，但是这个索引值需要减去预定义值 WSA_WAIT_EVENT_0才是这个事件在事件数组中的位置。
  - Ps：WSAWaitForMultipleEvents函数只能支持由WSA_MAXIMUM_WAIT_EVENTS对象定义的一个最大值（64），即说明单个WSAWaitForMultipleEvents最多只能等待64个事件，如果想同时等待多于64个事件，就得创建额外的工作者线程，就不得不去管理一个线程池。
- WSAGetOverlappedResult --- 查询重叠操作的结果
  - 参数
    - 唯一需要注意一下的就是如果WSAGetOverlappedResult完成以后，第三个参数返回是 0 ，则说明通信对方已经关闭连接，我们这边的SOCKET, Event之类的也就可以关闭了。
- 使用也相对简单，并非像我先前理解的必须要使用acceptEx，acceptEx可能更服务于完成端口吧，而且也不是必须的。基于事件通知的重叠操作，在accpet拿到客户端socket后，即可绑定到重叠模型，再将重叠模型绑定到事件对象，此时就得开两个线程，一个线程负责进行WSASend、WSARecv...，一个线程负责WSAWaitForMultipleEvents和等待到事件后WSAGetOverlappedResult 。当然也可以放到一个线程去用，但是搞这玩意儿不就是为了多线程异步操作么？
  - 要注意的是，一个socket的操作，对应一个WSAOVERLAPPED结构，对应一个WSAEVENT事件。对，是操作，如果一个socket同时进行了两个操作，同时只有一个操作，比如WSARecv，那么一个socket就可以对应一个WSAOVERLAPPED结构，但是如果一个socket上会有 WSARecv 和 WSASend 两个操作，那么一个SOCKET肯定就要对应两个WSAOVERLAPPED结构。所以有多少个SOCKET操作就会有多少个WSAOVERLAPPED结构，有多少个WSAOVERLAPPED结构就应该有多少个WSAEVENT事件。