完成端口iocp——在螺丝壳里做道场

WINDOWS 2000以后的操作系统才支持IOCP。WINSOCK2.0才支持IOCP。

首先要有一个WINSOCK2.PAS的WINSOCK2.0接口调用声明单元。

WINSOCK的版本号： WINSOCK_VERSION = $0202;

动态库：ws2_32 = 'ws2_32.dll';

1）服务端首先要创建一个监听SOCKET，用于监听客户端连接。

1.1)加载WINSOCK2协议

if WSAStartup($0202, WsaData) <> 0 then
raise ESocketError.Create(GetLastWsaErrorStr);

1.2）创建服务端监听SOCKET

VAR FSocket: TSocket;

FSocket := WSASocket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0, nil, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
if FSocket = INVALID_SOCKET then
raise ESocketError.Create(GetLastWsaErrorStr);

1.3)为创建的服务端监听SOCKET准备IP地址，端口号。。。

var Addr: TSockAddr;

FillChar(Addr, SizeOf(Addr), 0);
Addr.sin_family := AF_INET;
Addr.sin_port := htons(FPort);
Addr.sin_addr.S_addr := htonl(INADDR_ANY); //在任何地址上监听，如果有多块网卡，会每块都监听

1.4)为服务端监听SOCKET绑定

if bind(FSocket, @Addr, SizeOf(Addr)) <> 0 then
raise ESocketError.Create(GetLastWsaErrorStr);

1.5)在服务端监听SOCKET上开启监听

if listen(FSocket, MaxInt) <> 0 then
raise ESocketError.Create(GetLastWsaErrorStr);

1.6)服务端监听线程。当然也可以在主线程执行一个WHILE循环不停地接收客户端的连接，但使用监听线程显然更好。

var
ClientSocket: TSocket;

ClientSocket := WSAAccept(FSocket, nil, nil, nil, 0);  // FSocket就是前面已经创建好的服务端监听SOCKET

if ClientSocket <> INVALID_SOCKET then begin

PostQueuedCompletionStatus(FIocpHandle, 0, ClientSocket, nil); // 客户端连接被提交到完成端口队列中

end;

2）IOCP

2.1)创建完成端口。

var FIocpHandle: THandle;

FIocpHandle := CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, 0, 0, 0);
if FIocpHandle = 0 then
raise ESocketError.Create(GetLastErrorStr);

2.1)将客户端连接和IOCP绑定

var cSocket: PClientSocket;

CreateIoCompletionPort(ClientSocket, FIOCPHandle, DWORD(cSocket), 0);

 2.2)接收客户端数据

type
{* 完成端口操作定义 *}
TIocpOperate = (ioNone, ioRead, ioWrite, ioStream, ioExit);
PIocpRecord = ^TIocpRecord;
TIocpRecord = record
Overlapped: TOverlapped; //完成端口重叠结构
WsaBuf: TWsaBuf; //完成端口的缓冲区定义
IocpOperate: TIOCPOperate; //当前操作类型
end;

var FIocpRecv: PIocpRecord;

iFlags, iTransfer: Cardinal;

FIocpRecv.Overlapped.Internal := 0;
FIocpRecv.Overlapped.InternalHigh := 0;
FIocpRecv.Overlapped.Offset := 0;
FIocpRecv.Overlapped.OffsetHigh := 0;
FIocpRecv.Overlapped.hEvent := 0;
FIocpRecv.IocpOperate := ioRead;
iFlags := 0;

WSARecv(FSocket, @FIocpRecv.WsaBuf, 1, iTransfer, iFlags, @FIocpRecv.Overlapped, nil);

3)工作线程处理接收到的客户端数据

3.1)工作线程是最繁忙，服务器上CPU的数量决定了工作线程的数量，CPU数量越多可以创建的工作线程数量也就越多。

TClientSocket = record
Lock: TCriticalSection;
SocketHandle: TSocketHandle;
IocpRecv: TIocpRecord; //投递请求结构体
IdleDT: TDateTime;
end;
PClientSocket = ^TClientSocket;

var
ClientSocket: PClientSocket;
IocpRecord: PIocpRecord;
iWorkCount: Cardinal;

GetQueuedCompletionStatus(FIocpHandle, iWorkCount, DWORD(ClientSocket), POverlapped(IocpRecord), INFINITE);

IOCP大致的流程就是这样，当然服务端发送数据给客户端的代码此处省略，相信读者根据接收代码已经知道怎么弄了。

IOCP为我们提供了一个系统级的消息队列（称之为完成队列），事件循环就是围绕着这个完成队列展开的。在发起IO操作后系统会进行异步处理（如果能立刻处理的话也会直接处理掉），当操作完成后自动向这个队列投递一条消息，不管是直接处理还是异步处理，最后总会投递完成消息。

IOCP完成队列返回的消息是一个OVERLAPPED结构体和一个ULONG_PTR complete_key。complete_key是在用户将Socket handle关联到IOCP的时候绑定的，其实用性不是很大，而OVERLAPPED结构体则是在用户发起IO操作的时候设置的，并且OVERLAPPED结构可以由用户通过继承的方式来扩展，因此如何用好OVERLAPPED结构在螺丝壳里做道场，就成了封装好IOCP的关键。