比較windows下的5種IO模型

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看到一個很有意思的解釋：

　　老陳有一個在外地工作的女兒，不能經常回來，老陳和她通過信件聯絡。他們的信會被郵遞員投遞到他們的信箱裡。
　　這和Socket模型非常類似。下面我就以老陳接收信件為例講解SocketI/O模型。
select模型：
　　老陳非常想看到女兒的信。以至於他每隔10分鐘就下樓檢查信箱，看是否有女兒的信，在這種情況下，“下樓檢查信箱”然後回到樓上耽誤了老陳太多的時間，以至於老陳無法做其他工作。
　　select模型和老陳的這種情況非常相似：周而復始地去檢查......如果有資料......接收/發送......

WSAAsyncSelect模型：

　　後來，老陳使用了微軟公司的新式信箱。這種信箱非常先進，一旦信箱裡有新的信件，蓋茨就會給老陳打電話：喂，大爺，你有新的信件了！從此，老陳再也不必頻繁上下樓檢查信箱了，牙也不疼了，你瞅准了，藍天......不是，微軟......
　　微軟提供的WSAAsyncSelect模型就是這個意思。
　　WSAAsyncSelect模型是Windows下最簡單易用的一種Socket I/O模型。使用這種模型時，Windows會把網路事件以訊息的形勢通知應用程式。

WSAEventSelect模型：
　　後來，微軟的信箱非常暢銷，購買微軟信箱的人以百萬計數......以至於蓋茨每天24小時給客戶打電話，累得腰酸背痛，喝蟻力神都不好使。微軟改進 了他們的信箱：在客戶的家中添加一個附加裝置，這個裝置會監視客戶的信箱，每當新的信件來臨，此裝置會發出“新信件到達”聲，提醒老陳去收信。蓋茨終於可以睡覺了。

Overlapped I/O 事件通知模型：
　　後來，微軟通過調查發現，老陳不喜歡上下樓收發信件，因為上下樓其實很浪費時間。於是微軟再次改進他們的信箱。新式的信箱採用了更為先進的技術，只要使用者告訴微軟自己的家在幾樓幾號，新式信箱會把信件直接傳送到使用者的家中，然後告訴使用者，你的信件已經放到你的家中了！老陳很高興，因為他不必再親自收發信件了！
　　Overlapped I/O 事件通知模型和WSAEventSelect模型在實現上非常相似，主要區別在“Overlapped”，Overlapped模型是讓應用程式使用重疊資料結構(WSAOVERLAPPED)，一次投遞一個或多個Winsock I/O請求。這些提交的請求完成後，應用程式會收到通知。什麼意思呢？就是說，如果你想從socket上接收資料，只需要告訴系統，由系統為你接收資料，而你需要做的只是為系統提供一個緩衝區~~~~~

Overlapped I/O 完成常式模型：
　　老陳接收到新的信件後，一般的程式是：開啟信封----掏出信紙----閱讀信件----回複信件......為了進一步減輕使用者負擔，微軟又開發了 一種新的技術：使用者只要告訴微軟對信件的操作步驟，微軟信箱將按照這些步驟去處理信件，不再需要使用者親自拆信/閱讀/回複了！老陳終於過上了小資生活！

IOCP模型：
　　微軟信箱似乎很完美，老陳也很滿意。但是在一些大公司情況卻完全不同！這些大公司有數以萬計的信箱，每秒鐘都有數以百計的信件需要處理，以至於微軟信箱經常因超負荷運轉而崩潰！需要重新啟動！微軟不得不使出殺手鐧......
　　微軟給每個大公司派了一名名叫“Completion Port”的超級機器人，讓這個機器人去處理那些信件！
　　“Windows NT小組注意到這些應用程式的效能沒有預料的那麼高。特別的，處理很多同時的客戶請求意味著很多線程並發地運行在系統中。因為所有這些線程都是可啟動並執行 [沒有被掛起和等待發生什麼事]，Microsoft意識到NT核心花費了太多的時間來轉換運行線程的上下文[Context]，線程就沒有得到很多 CPU時間來做它們的工作。大家可能也都感覺到並行模型的瓶頸在於它為每一個客戶請求都建立了一個新線程。建立線程比起建立進程開銷要小，但也遠不是沒有開銷的。我們不妨設想一下：如果事先開好N個線程，讓它們在那hold[堵塞]，然後可以將所有使用者的請求都投遞到一個訊息佇列中去。然後那N個線程逐一從訊息佇列中去取出訊息並加以處理。就可以避免針對每一個使用者請求都開線程。不僅減少了線程的資源，也提高了線程的利用率。

先看一下IOCP模型的實現： 
//建立一個完成連接埠 
FCompletPort := CreateIoCompletionPort( INVALID_HANDLE_VALUE, 0,0,0 ); 
//接受遠端連線，並把這個串連的socket控制代碼綁定到剛才建立的IOCP上 
AConnect := accept( FListenSock, addr, len); 
CreateIoCompletionPort( AConnect, FCompletPort, nil, 0 ); 
//建立CPU數*2 + 2個線程 
for i:=1 to si.dwNumberOfProcessors*2+2 do 
begin 
　AThread := TRecvSendThread.Create( false ); 
　AThread.CompletPort := FCompletPort;//告訴這個線程，你要去這個IOCP去訪問資料 
end; 
　　就這麼簡單，我們要做的就是建立一個IOCP，把遠端連線的socket控制代碼綁定到剛才建立的IOCP上，最後建立n個線程，並告訴這n個線程到這個IOCP上去訪問資料就可以了。 
　　再看一下TRecvSendThread線程都幹些什麼： 
procedure TRecvSendThread.Execute; 
var 
　...... 
begin 
　while (not self.Terminated) do 
　begin 
　　//查詢IOCP狀態（資料讀寫操作是否完成） 
　　GetQueuedCompletionStatus( CompletPort, BytesTransd, CompletKey, POVERLAPPED(pPerIoDat), TIME_OUT ); 
　　if BytesTransd <> 0 then 
　　　....;//資料讀寫操作完成 
　　 
　　　//再投遞一個讀資料請求 
　　　WSARecv( CompletKey, @(pPerIoDat^.BufData), 1, BytesRecv, Flags, @(pPerIoDat^.Overlap), nil ); 
　　end; 
end; 
　　 
讀寫線程只是簡單地檢查IOCP是否完成了我們投遞的讀寫操作，如果完成了則再投遞一個新的讀寫請求。
　　應該注意到，我們建立的所有TRecvSendThread都在訪問同一個IOCP（因為我們只建立了一個IOCP），並且我們沒有使用臨界區！難道不會產生衝突嗎？不用考慮同步問題嗎？
　　這正是IOCP的奧妙所在。IOCP不是一個普通的對象，不需要考慮安全執行緒問題。它會自動調配訪問它的線程：如果某個socket上有一個線程A正在訪問，那麼線程B的訪問請求會被分配到另外一個socket。這一切都是由系統自動調配的，我們無需過問。

註：iocp都要使用線程池，其中的線程數目一般為當前電腦中cpu個數的2倍。

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