概述
IOCP 简单的完成端口读写文件
- 简单的移动文件代码
- IOCP详细讲解
- 注意：IO完成端口它其实是一个内核对象，不要认为它是SOCKET中的端口。
简单的移动文件代码
// IOCP.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//
#include "pch.h"
#include <iostream>
#include <Windows.h>
#include <process.h>
using namespace std;
//完成键
#define CK_READ 1
#define CK_WRITE 2
void ShowErrMsg(LPCSTR lpMsg);
int main(int argc, char* argv[])
{
LPCTSTR lpSrc = TEXT("D:\超大文件.zip");
LPCTSTR lpDest = TEXT("D:\换个名字.zip");
HANDLE hSrcFile = INVALID_HANDLE_VALUE; //源文件句柄
HANDLE hDestFile = INVALID_HANDLE_VALUE; //目标文件句柄
HANDLE hIOCP = NULL; //IOCP
LPVOID lpAddr = NULL; //申请内存地址
__try
{
cout << endl << "开始打开源文件" << endl;
//源文件
hSrcFile = CreateFile(
lpSrc, //源文件
GENERIC_READ, //读模式
FILE_SHARE_READ, //读共享
NULL, //安全属性
OPEN_EXISTING, //文件必须存在
FILE_FLAG_OVERLAPPED | FILE_FLAG_NO_BUFFERING,//异步 | 不用缓存
NULL //文件模板为空
);
if (INVALID_HANDLE_VALUE == hSrcFile)
{
ShowErrMsg("源文件打开错误");
return -1;
}
cout << endl << "开始打开目的文件" << endl;
//目的文件
hDestFile = CreateFile(
lpDest, //目的文件
GENERIC_WRITE, //写模式
0, //独占访问
NULL, //安全属性
CREATE_ALWAYS, //总是创建
FILE_FLAG_OVERLAPPED | FILE_FLAG_NO_BUFFERING, //异步 | 不用缓存
hSrcFile //文件属性同源文件
);
if (INVALID_HANDLE_VALUE == hDestFile)
{
ShowErrMsg("目的文件打开错误");
return -2;
}
cout << endl << "开始获取文件尺寸" << endl;
//源文件尺寸
LARGE_INTEGER liFileSize;
BOOL bRet = GetFileSizeEx(hSrcFile, &liFileSize);
if (FALSE == bRet)
{
ShowErrMsg("获取源文件尺寸失败");
return -3;
}
cout << endl << "开始用源文件尺寸设置目的文件大小" << endl;
//设置目的文件指针位置为源文件尺寸 并 设置文件尾
BOOL bRet2 = SetFilePointerEx(hDestFile, liFileSize, NULL, FILE_BEGIN);
BOOL bRet3 = SetEndOfFile(hDestFile);
if (FALSE == bRet2 || FALSE == bRet3)
{
ShowErrMsg("设置目的文件尺寸失败");
return -4;
}
cout << endl << "开始获取磁盘扇区大小 和 系统信息" << endl;
SYSTEM_INFO sysInfo = { 0 };
GetSystemInfo(&sysInfo);
printf_s("共有%d个CPUn", sysInfo.dwNumberOfProcessors);
/*
SYSTEM_INFO结构体参数说明：
wProcessorArchitecture: Word; {处理器的体系结构}
wReserved: Word; {保留}
dwPageSize: DWORD; {分页大小}
lpMinimumApplicationAddress: Pointer;{最小寻址空间}
lpMaximumApplicationAddress: Pointer;{最大寻址空间}
dwActiveProcessorMask: DWORD; {处理器掩码; 0..31 表示不同的处理器}
dwNumberOfProcessors: DWORD; {处理器数目}
dwProcessorType: DWORD; {处理器类型}
dwAllocationGranularity: DWORD; {虚拟内存空间的粒度}
wProcessorLevel: Word; {处理器等级}
wProcessorRevision: Word); {处理器版本}
*/
DWORD dwBytesPerSector = 0UL;
bRet = GetDiskFreeSpace(TEXT("D:"), NULL, &dwBytesPerSector, NULL, NULL);
/*
BOOL WINAPI GetDiskFreeSpaceW(
_In_opt_ LPCWSTR lpRootPathName,//路径
_Out_opt_ LPDWORD lpSectorsPerCluster,//每个簇有多少个扇区
_Out_opt_ LPDWORD lpBytesPerSector,//每个扇区有多少个字节
_Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfFreeClusters,//可用的簇
_Out_opt_ LPDWORD lpTotalNumberOfClusters//总的簇
);
*/
if (FALSE == bRet)
{
ShowErrMsg("开始获取磁盘扇区大小 错误");
return -5;
}
//读 ol结构
OVERLAPPED ovlpRead;
ovlpRead.Offset = 0;
ovlpRead.OffsetHigh = 0;
ovlpRead.hEvent = NULL;
//写 ol结构
OVERLAPPED ovlpWrite;
ovlpWrite.Offset = 0;
ovlpWrite.OffsetHigh = 0;
ovlpWrite.hEvent = NULL;
//创建IOCP 并和 hFile关联
hIOCP = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, sysInfo.dwNumberOfProcessors);
if (NULL == hIOCP)//新建一个IOCP。
{
DWORD dwErr = GetLastError();
if (ERROR_ALREADY_EXISTS != dwErr)
{
ShowErrMsg("创建IOCP 失败");
return -6;
}
}
hIOCP = CreateIoCompletionPort(hSrcFile, hIOCP, CK_READ, sysInfo.dwNumberOfProcessors);
hIOCP = CreateIoCompletionPort(hDestFile, hIOCP, CK_WRITE, sysInfo.dwNumberOfProcessors);
//申请扇区X倍的内存(因为使用了FILE_FLAG_NO_BUFFERING 所以必须为扇区大小的整数倍)
size_t sizeMAX = dwBytesPerSector * 1024 * 64 * 2; //512K * 64 * 2
size_t sizeMIN = dwBytesPerSector * 1024 * 64 * 2;
//申请内存
lpAddr = VirtualAlloc(NULL, sizeMAX, MEM_RESERVE | MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
if (NULL == lpAddr)
{
ShowErrMsg("申请内存错误");
return -7;
}
//先往IOCP的完成队列插入一个 写完成 项
//写0字节
PostQueuedCompletionStatus(
hIOCP, //IOCP
0, //GetQueuedCompletionStatus取到的传送字节为0(用来触发写完成，第一次是0 所以它会从0开始读)
CK_WRITE, //写操作
&ovlpWrite //写OVERLAPPED
);//如果不用post 你就得自己开个线程去触发了
DWORD dwBytesTrans = 0; //传输字节数
ULONG_PTR ulCompleteKey = 0; //完成键
LPOVERLAPPED lpOverlapped = NULL; //OVERLAPPED结构
BOOL bLastTime = FALSE; //最后一个读操作
int i = 0;
int j = 0;
int nCountZero = 0; //计数
/************************************************************************/
/* 因为前一次只是往IOCP的完成队列插入了一项【写完成】，而并非真的写
只是让下面的代码从 【读操作】开始，
执行序列为： 读-写， 读-写， ... ，读-写
当每个【读操作】完成时：把缓冲区中的数据写入【目的文件】，并更新【源文件】的偏移量
当每个【写操作】完成时：更新【目的文件】的偏移量，
同时，因为操作序列是写操作在后，因此写操作完成后，根据更新后的【源文件】的偏移量
和【源文件】大小做比较，如果大于等于源文件大小，则说明这是最后一次读取操作，则当下一次
写操作完成时 退出循环。 如果当前【源文件偏移量】没有达到【源文件大小】则再次从【源文件】
中读取数据进缓冲区，
/************************************************************************/
while (TRUE)
{
BOOL bRet = GetQueuedCompletionStatus(hIOCP, &dwBytesTrans, &ulCompleteKey, &lpOverlapped, INFINITE);
if (FALSE == bRet)
{
DWORD dwErr = GetLastError();
if (NULL != lpOverlapped)
{
ShowErrMsg("线程函数返回错误， 错误原因:");
cout << dwErr << endl;
break;
} //if
else
{
if (ERROR_TIMEOUT == dwErr)
{
ShowErrMsg("等待超时");
}
else
{
ShowErrMsg("线程函数返回错误， 错误原因2:");
cout << dwErr << endl;
}
continue;
} //else
} //if
//读操作完成
if (ulCompleteKey == CK_READ)//如果获取到是读完成 就该写文件
{
cout << endl << "-------------第 " << ++i << " 次读操作完成，开始写文件 ---------------- " << endl;
WriteFile(hDestFile, lpAddr, sizeMIN, NULL, &ovlpWrite);
//获取读完成 读了多少字节(已传输字节)
LARGE_INTEGER liDoneBytes;
liDoneBytes.QuadPart = dwBytesTrans;
//ovlpRead.Offset += liDoneBytes.LowPart;
//ovlpRead.OffsetHigh += liDoneBytes.HighPart;
//用指针或全局定义的都可以更新
//更新读文件的偏移，完成后我们需要更新OL结构的偏移
lpOverlapped->Offset = liDoneBytes.LowPart;
lpOverlapped->OffsetHigh = liDoneBytes.HighPart;
} //if
//写操作完成
else if (ulCompleteKey == CK_WRITE)//如果获取到是写完成 就该读文件 //刚才post用来触发写完成 所以下面是读
{
//获取写完成 写了多少字节(已传输字节)
LARGE_INTEGER liDoneBytes;
liDoneBytes.QuadPart = dwBytesTrans;
//ovlpWrite.Offset += liDoneBytes.LowPart;
//ovlpWrite.OffsetHigh += liDoneBytes.HighPart;
//用指针或全局定义的都可以更新
//更新写文件的偏移，完成后我们需要更新OL结构的偏移
lpOverlapped->Offset = liDoneBytes.LowPart;
lpOverlapped->OffsetHigh = liDoneBytes.HighPart;
//获取当前读文件的偏移（用来判断写完后该不该再读了）//第一次用来触发时是0
LARGE_INTEGER liTemp;
liTemp.LowPart = ovlpRead.Offset;
liTemp.HighPart = ovlpRead.OffsetHigh;
//当前读文件偏移小于文件大小 就 继续读 读后会继续触发写
if (liTemp.QuadPart < liFileSize.QuadPart)
{
cout << endl << "*************第 " << ++j << " 次写操作完成，开始读文件 ***************" << endl;
ReadFile(hSrcFile, lpAddr, sizeMIN, NULL, &ovlpRead);
}
else {
break;
}
}
}
SetFilePointerEx(hDestFile, liFileSize, NULL, FILE_BEGIN);
SetEndOfFile(hDestFile);
cout << endl << " $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 操作完成 $$$$$$$$$$$$$$$$$" << endl;
}
__finally
{
cout << endl << "清理资源" << endl;
if (INVALID_HANDLE_VALUE != hSrcFile)
CloseHandle(hSrcFile);
hSrcFile = INVALID_HANDLE_VALUE;
if (INVALID_HANDLE_VALUE != hDestFile)
CloseHandle(hDestFile);
hDestFile = INVALID_HANDLE_VALUE;
if (NULL != lpAddr)
VirtualFree(lpAddr, 0, MEM_RELEASE | MEM_DECOMMIT);
lpAddr = NULL;
}
cout << endl << endl;
return 0;
}
void ShowErrMsg(LPCSTR lpMsg) { cout << endl << "Some error happened : " << lpMsg << "n"; }
IOCP详细讲解
IO完成端口背后的理论是并发运行的线程的数量必须有一个上限
也就是说，同时发出的500个客户请求不应该允许出现500个可运行的线程。
那么，可运行线程的数量是多少才算合适呢？
无需考虑太长的时间，我们就会意识到如果机器只有2个CPU，那么允许可运行线程的数量大于2–每个处理器1个线程将没有什么意义。
一旦可运行线程的数量大于可用CPU数量，系统就必须花时间来执行线程上下文切换，而这会浪费宝贵的CPU周期–这也是并发模型的一个潜在缺点。
并发模型的另一个缺点是需要为每个客户请求创建一个新的线程。虽然和创建一个有自己的虚拟地址空间的进程相比，创建一个线程的开销要低得多
如果能在应用程序初始化的时候创建一个线程池，并让线程池中的线程在应用程序运行起见一直保持可用状态，那么服务应用程序的性能就能得到提高。
IO完成端口的设计初衷就是与线程池配合使用。
注意：IO完成端口它其实是一个内核对象，不要认为它是SOCKET中的端口。
IO完成端口可能是最复杂的内核对象了。为了创建一个IO完成端口，我们应该调用
HANLDE CreateIoCompletionPort(
HANDLE hFile,
HANDLE hExistingCompletionPort,
ULONG_PTR CompletionKey,
DWORD dwNumberOfConcurrentThreads //告诉IO完成端口最多能有多少线程处于可运行状态，如果传0，那么会使用默认值（主机CPU数量）
);
这个函数执行2项不同的任务，它不仅会创建一个IO完成端口，而且会将一个设备与一个IO完成端口关联起来。
只有当我们要将一个设备与一个IO完成端口关联在一起的时候，才会用到前三个参数，为了只创建一个IO完成端口 需要给前3个参数分别传入
INVALID_HANDLE_VALUE、NULL和0。
当我们创建一个IO完成端口时，系统内核实际上会创建5个不同的数据结构。 由于我看的是纸质书，懒得截图，我用文字方式叙述。
- 设备列表：
每条记录包含hDevice和dwCompletionKey
调用CreateIoCompletionPort时，会在列表中添加新项。
hFile(或是hDeviec)设备句柄被关闭，会将列表中的项删除。
- I/O完成队列(先入先出):
每条记录包含dwBytesTransferred、dwCompletionKey、pOverlapped、dwError
IO请求完成，PostQueuedCompletionStatus被调用(和QueueUserAPC 类似)，会在列表中添加新项。
完成端口从等待线程队列中删除一项会将列表中的项删除。
- 等待线程队列(后入先出)：
每条记录包含dwThreadId
当线程调用GetQueuedCompletionStatus，会在列表中添加新项。
当IO完成队列不为空而且正在运行的线程数小于最大并发线程数(GetQueuedCompletionStatus会先从I/O完成队列中删除对应的项，
接着将dwThreadId转移到已释放线程列表，最后函数返回)，会将列表中的项删除。
- 已释放线程列表：
每条记录包含dwThreadId。
完成端口在等待线程队列中唤醒一个线程(Resume)，会在列中添加新项。
线程再次调用GetQueuedCompletionStatus(dwThradId再次回到等待线程队列) 或 线程调用一个函数将自己挂起（dwThreadId转移到已暂停线程列表）,
会将列表中的项删除。
- 已暂停线程列表：
每条记录包含dwThreadId。
已释放的线程调用一个函数将自己挂起，会在列表中添加新项。
已挂起的线程被唤醒,dwThreadId回到已释放线程队列,会将列表中的项删除。
最后
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![在 windows IOCP 中，如何等待异步 IO 操作完成（包括被取消）[转]](/uploads/reation/bcimg8.png)
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