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  • 第6章 Overlapped I/O, 在你身后变戏法 ---1

        这一章描述如何使用 overlapped I/O(也就是 asynchronous I/O)。某些时候 overlapped I/O 可以取代多线程的功用。然而,overlapped I/O 加上completion ports,常被设计为多线程处理,以便在一个“受制于 I/O 的程序”(所谓 I/O bound 程序)中获得高效率。
        译注    深层讨论 Win32 平台(WinNT 和 Win95)的 File Systems 和 Device I/O 的书籍极少。Advanced Windows 3rd edition(Jeffrey Richter/Microsoft Press)第 13章和第 14 章有很多宝贵的内容,可供参考。
        截至目前我已经花了数章篇幅告诉各位“如何”以及“为什么”要使用线程。我将以这一章介绍一个你可能不想使用多线程的场合。许多应用程序,例如终端机模拟程序,都需要在同一时间处理对一个以上的文件的读写操作。利用 Win32 所谓的 overlapped I/O 特性,你就可以让所有这些 I/O 操作并行处理,并且当任何一个 I/O 完成时,你的程序会收到一个通告。其他操作系统把这个特性称为 nonblocking I/O 或 asynchronous I/O。
        回头看看第2章和第3章,那里曾经示范如何产生一个线程负责后台打印操作。事实上“后台打印”这种说法是错误的,我们在后台所进行的操作只不过是产生打印机所需的数据。Windows 操作系统负责以打印管理器(Printer Manager)完成打印。打印管理器会 “spooled” 那些准备好的数据,并且以打印机所能接受的速度,慢慢地将数据喂给打印机。
        关键在于 I/O 设备是个慢速设备,不论打印机、调制解调器,甚至硬盘,与 CPU 相比都奇慢无比。坐下来干等 I/O 的完成是一件不甚明智的事情。有时候数据的流动率非常惊人,把数据从你的文件服务器中以 Ethernet 速度搬走,其速度可能高达每秒一百万个字节。如果你尝试从文件服务器中读取100KB ,在用户的眼光来看几乎是瞬间完成。但是,要知道,你的线程执行这个命令,已经浪费了 10 个一百万次 CPU 周期。
        现在想象一下,同一个文件服务器,透过一条拨号线路,被 Remote Access Services(RAS)处理。于是,100KB 的数据量在 ISDN 上需要 15 秒,在 9600bps 线路上需要几乎两分钟。即使从用户的眼光来看,一个窗口在这么长的时间中完全没有反应,也是相当可怕的。
        这个问题的明显解决方案就是,使用另一个线程来进行 I/O。然而,这就
        产生出一些相关问题,包括如何在主线程中操控许多个 worker 线程、如何设定同步机制、如何处理错误情况、如何显示对话框。这些难题都将在本章出现并解决之。
        一个最简单的回答:overlapped I/O 是 Win32 的一项技术,你可以要求操作系统为你传送数据,并且在传送完毕时通知你。这项技术使你的程序在I/O 进行过程中仍然能够继续处理事务。事实上,操作系统内部正是以线程来完成 overlapped I/O。你可以获得线程的所有利益,而不需付出什么痛苦代价。
            重要!
            Windows 95 所支持的 overlapped I/O 有些限制,只适用于 named pipes 、mailslots 、serial I/O 、以及 socket() 或 accept() 所传回来的sockets,它并不支持磁盘或光盘中的文件操作。本章的所有例子只在Windows NT 下才能够有效运作。
        这一章对于 overlapped I/O 的讨论,将从最简单的应用开始,然后再演变到最高级的应用。
            i 激发的文件 handles
            i 激发的 event 对象
            i 异步过程调用(Asynchronous Procedure Calls,APCs)
            i I/O completion ports
        其中以 I/O completion ports 特别显得重要,因为它们是唯一适用于高负载服务器(必须同时维护许多连接线路)的一个技术。Completion ports 利用一些线程,帮助平衡由“I/O 请求”所引起的负载。这样的架构特别适合用在SMP 系统(译注:支持多个 CPU 的操作系统)中产生所谓的 “scalable” 服务器。
        译注     所谓 scalable 系统,是指能够藉着增加 RAM 或磁盘空间或 CPU 个数而提升应用程序效能的一种系统。

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