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什么是重叠I/O

转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4aec32140100856z.html

在windows中有一个api叫readfile

bool readfile(
handle hfile, // handle to file
lpvoid lpbuffer, // data buffer
dword nnumberofbytestoread, // number of bytes to read
lpdword lpnumberofbytesread, // number of bytes read
lpoverlapped lpoverlapped // overlapped buffer
);

如果我们在createfile的时候没有使用file_flag_overlapped标志,同时在调用readfile的时候把lpoverlappedlpoverlapped 这个参数设置的是null,那么readfile这个函数的调用一直要到读取完数据指定的数据后才会返回,如果没读取完,就会阻塞在这里。同样 ,writefile和readfile都是这样的。这样在读写大文件的时候,我们很多时间都浪费在等待readfile和writefile的返回上面。如果readfile和writefile是往管道里读写数据,那么有可能阻塞得更久,导致程序性能下降。为了解决这个问题,windows引进了重叠io的概念,同样是上面的readfile和writefile,如果在createfile的时候设置了file_flag_overlapped ,那么在调用readfile和writefile的时候就可以给他们最后一个参数传递一个overlapped结构。这样readfile或者 writefile的调用马上就会返回,这时候你可以去做你要做的事,系统会自动替你完成readfile或者writefile,在你调用了 readfile或者writefile后,你继续做你的事,系统同时也帮你完成readfile或writefile的操作,这就是所谓的重叠。使用重叠io还有一个好处,就是你可以同时发出几个readfile或者writefile的调用,然后用waitforsingleobject或者 waitformultipleobjects来等待操作系统的操作完成通知,在得到通知信号后,就可以用getoverlappedresult来查询 io调用的结果。

基本上就这样,。不知道你清楚了没有,,,
至于socket里的重叠io,和这个差不错,不同的是readfilewritefile被wsarecv和wsasend所代替了。这其中牵涉到的东西很多,其实有关windows的异步io机制,是很高深的,所以开始我才推荐你去看《windows2000编程内幕》,也可以去看《inside windows2000》

 

当cpu执行你的代码时遇上一个i/o请求[诸如读写文件之类的],系统产生一个中断,让cpu去完成这个i/o请求,等到完成了以后,系统再次产生一个中断让原先的程序继续运行。也就说通过中断保持这两者间的同步。可以将终端理解为硬件化的信号量。
这就是所谓的同步概念,一个线程中只可能同时处理一个i/o请求
你要知道,一个i/o操作是非常耗时的,当你的代码挂起后等待i/o完成的这段时间内,你的这个线程浪费了n个指令周期。
如果同时要反复读写大文件,用同步的效率是很低的。

为了解决这个问题,当cpu执行你的代码时遇上一个i/o请求后,系统这是为你开一根内部线程去处理i/o请求,并且你的线程并不挂起,但你可能会觉得如果i/o还没完成,后续的代码就算他让我执行,我也执行不下去了嘛?
如果下面的代码和这个i/o操作有关的话,那么它就要等一等,等到这个i/o操作完成,通过在一个线程中调用waitformultiobject()和getoverlappedresult()就可以得到i/o完成的消息,然后再对其作相应的处理。
但如果后续的代码和这个i/o操作无关,你就可以以更快的速度之行下去了,而无需等待io请求的完成了
这也就是异步了

你想当你有这样一个请求,就是
readfile(...) -1
writefile(...) -2
readfile(...) -3
你在程序中如果使用同步的话,那只有当你完成1以后2才会继续执行,2执行完以后3才会继续执行。这就是同步。

当如果使用异步的话,当系统遇到1时,ok,开一线程给它去完成该io请求,然后系统继续运行2,3,分别开两线程。
1-2-3如果是比较耗时的操作,尤其是运用在网络上,那么1-2-3这三个io请求是并行的,也就是重叠的。
重叠i/o就是能够同时以多个线程处理多个i/o,其实你自己开多个线程也可以处理多个i/o,当然系统内部优化以后肯定性能要比你的强,呵呵。

我只是简单的说了一下重叠[overlapped]没从代码的角度给你分析。希望你能对重叠io有所理解。看看windows网络编程,上面不是有模型嘛
最后提一下重叠模型的缺点,他为每一个io请求都开了一根线程,当同时有1000个请求发生,那么系统处理线程上下文[context]切换也是非常耗时的,所以这也就引发了完成端口模型iocp,用线程池来解决这个问题,我就不多说了。

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