IOCP浅析

作者: NickYang 分类: 技术文章,程序开发 发布时间: 2012-01-16 22:44

这一年半来一直在做游戏项目逻辑层,学会了不少东西,觉得自己应该看看服务器底层的东西了,主要的东西就是网络模块,网络模块是沿用以前项目的,在 我们项目中被我们头改动过几次,现在还是比较稳定的。因为是Windows平台,所以用的依然是被大多数人神话了的IOCP,不过的确IOCP 表现的非常不错。

什么是IOCP

众所周知,为了绝对同步,所以很多模式都采用的是同步模式,而不是异步,这样就会产生很大情况下在等待,CPU在切换时间片,从而导致效率比较低。自从MSwinsocket2中引入了IOCP这个模型之后,他才开始被大家所认知。

IOCP I/O Completion Port),中文译作IO完成端口,他是一个异步I/O操作的API,他可以高效的将I/O事件通知给我们的应用程序,那游戏项目来说,就是客户端或者服务器。

他与Socket基础API  select()或其他异步方法不同的是,他需要讲一个Socket和一个完成端口绑定在一起,然后就可以进行网路通信了。

什么是同步/异步?

所谓同步,就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。按照这个定义,其实绝大多数函数都是同步调用(例如sin, isdigit等)。

异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。

逻辑上通俗来讲是完成一件事再去做另外一件事情就是同步,而一起做两件或者两件以上的事情就是异步了。类似于Win32API中的SendMessage()PostMessage(),你可以将他理解成单线程和多线程的区别。

拿游戏服务器与客户端通信来说:

如果是同步:

ClientA发送一条Msg1Req消息给Server,这个时候ClientA就会等待Server处理Msg1Req。这段时间内ClientA只有等待,因为Server还没有给ClientA回复Msg1Ack消息,所以ClientA只能痴痴的等,等到回复之后,才能处理第二条Msg2Req消息,这样无疑就会大大的降低性能,产生非常差的用户体验。

如果是异步:

ClientA发送一条Msg1Req消息给ServerClientA有发送第二条Msg2Req消息给ServerServer会将他们都存入队列,一条一条处理,处理完之后回复给ClientA,这样用户就可以不必等待,效率就会非常高。

什么是阻塞/非阻塞?

阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回。可能阻塞和同步有点类似,但是同步调用的时候线程还是激活的,而阻塞时线程会被挂起。

非阻塞调用和阻塞的概念相对应,指在不能立刻得到结果之前,该函数不会阻塞当前线程,而会立刻返回。

对象的阻塞模式和阻塞函数调用

对象是否处于阻塞模式和函数是不是阻塞调用有很强的相关性,但是并不是一一对应的。阻塞对象上可以有非阻塞的调用方 式,我们可以通过一定的API去轮询状态,在适当的时候调用阻塞函数,就可以避免阻塞。而对于非阻塞对象,调用特殊的函数也可以进入阻塞调用。函数 select就是这样的一个例子。

IOCP的评价如何?

I/O完成端口可能是Win32提供的最复杂的内核对象。 Jeffrey Richter

这是实现高容量网络服务器的最佳方法。Microsoft Corporation

完成端口模型提供了最好的伸缩性。这个模型非常适用来处理数百乃至上千个套接字。Anthony Jones & Jim Ohlund

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系统中产生的scalable服务器。 Jim Beveridge & Robert Wiener

IOCP中的完成是指什么意思?

网络通信说白了就是将一堆数据发过来发过去,到底还是数据的操作。不过大家都知道I/O操作是非常慢的,包括打印机、调制解调器、硬盘等,至少相对于CPU来说是非常慢的。坐等I/O是很浪费时间的事情,可能你只需要读取100KB的数据,假设读了0.1秒,假设CPU3.0G Hz,那么CPU已经运行了0.3G次了,所以CPU这个时候就不满意了,哥这么NB,为什么要等你?

所以我们用另外一个线程来处理I/O操作,使用重叠IOOverlapped I/O)技术,应用程序可以要求OS为其传输数据,在完成的时候通知应用程序,然后在进行相应操作,这也就是为什么叫完成的原因。这可以使得应用程序在I/O传输期间可以做其他事情,这也可以最大限度的利用线程,而让最NBCPU不至于痴痴等待。

下来会将IOCP和网络有什么关系,以及IOCP的简单应用。

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