iocp编程之基本原理

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1、IOCP编程之基本原理在我的博客之前写了很多关于IOCP的“行云流水”似的看了让人发狂的文章，尤其是几篇关于IOCP加线程池文章，更是让一些功力不够深厚的初学IOCP者，有种吐血的感觉。为了让大家能够立刻提升内力修为，并且迅速的掌握IOCP这个Windows平台上的乾坤大挪移心法，这次我决定给大家好好补补这个基础。要想彻底征服IOCP，并应用好IOCP这个模型，首先就让我们穿越到遥远的计算机青铜器时代（以出现PC为标志），那时候普通的PC安装的还是DOS平台，微软公司主要靠这个操作系统在IT界的原始丛林中打拼，在DOS中编写程序，不得不与很多的

2、硬件直接打交道，而最常操作的硬件无非是键盘、声显卡、硬盘等等，这些设备都有一个特点就是速度慢，当然是相对于PC平台核心CPU的速度而言，尤其是硬盘这个机械电子设备，其速度对于完全电子化得CPU来说简直是“相对静止”的设备。很多时候CPU可以干完n件（n>1000）事情的时间中，这些硬件可能还没有完成一件事情，显然让CPU和这些硬件同步工作将是一种严重的浪费，并且也不太可能，此时，聪明的硬件设计师们发明了一种叫做中断的操作方式，用以匹配这种速度上的严重差异。中断工作的基本原理就是，CPU首先设置一个类似回调函数的入口地址，其次CPU对某个硬件发出

3、一个指令，此时CPU就去干别的活计了，最后那个慢的象蜗牛一样的硬件执行完那个指令后，就通知CPU，让CPU暂时“中断”手头的工作，去调用那个“回调函数”。至此一个完整的中断调用就结束了。这个模型曾经解决了显卡与CPU不同步的问题，最重要的是解决了硬盘速度与CPU速度严重不匹配的问题，并因此还派生出了更有名的DMA（直接内存访问技术，主要是指慢速硬件可以读写原本只能由CPU直接读写的内存）硬盘IO方式。（注意这里说的中断工作方式只是中断工作方式的一种，并不是全部，详细的中断原理请参阅其它专业文献。）其实“中断”方式更像是一种管理模型，比如在一个公

4、司中，如果要老板时时刻刻盯着员工作事情，那么除非是超人，否则无人能够胜任，同时对于老板这个稀缺资源来说也是一种极起严重的浪费。更多时候老板只是发指令给员工，然后员工去执行，而老板就可以做别的事情，或者干脆去打高尔夫休息，当员工完成了任务就会通过电话、短信、甚至e-mail等通知老板，此时老板就去完成一个响应过程，比如总结、奖罚、发出新指令等等。由此也看出如果一个公司的“老板占用率”（类似CPU占用率）太高，那么就说明两种情况：要么是它的员工很高效，单位时间内完成的指令非常多；要么是公司还没有建立有效的“中断”响应模型。如果你的公司是后者，那么你

5、就可以试着用这个模型改造公司的管理了，由此你可以晋升到管理层，而不用再去管你的服务端程序有没有使用IOCP了，呵呵呵。如果真的搞明白了这个传说中的“中断”操作方式，那么理解IOCP的基本原理就不费劲了。结束了计算机的青铜时代后，让我们穿越到现在这个“计算机蒸汽”时代，（注意不是“计算机IT”时代，因为计算机还没法自己编写程序让自己去解决问题）。在现代，Windows几乎成了PC平台上的标准系统，而PC平台上的几大件还是没有太大的变化，除了速度越来越快。而因为操作系统的美妙封装，我们也不用再去直接同硬件打交道了，当然编写驱动程序的除外。在Wind

6、ows平台上，我们不断的调用着WriteFile和ReadFile这些抽象的函数，操作着“文件”这种抽象的信息集合，很多时候调用这些函数时，是以一种“准同步”的方式操作硬件的，比如要向一个文件中写入1M的信息，只有等到WriteFile函数返回，操作才算结束，这个过程中，我们的程序则类似死机一样，等待硬盘写入操作的结束（实际是被系统切换出了当前的CPU时间片）。于此同时，调用了WriteFile的线程则无法干别的任何事情。因为整个线程是在以一种称为过程化的模型中运行，所有的处理流程全部是线性的。对于程序的流畅编写来说，线性化的东西是一个非常好的

7、东西，甚至几乎早期很多标准的算法都是基于程序是过程化得这一假设而设计的。而对于一些多任务、多线程环境来说，这种线性的工作方式会使系统严重低效，甚至造成严重的浪费，尤其在现代多核CPU已成为主流的时候，显然让一个CPU内核去等待另一个CPU内核完成某事后再去工作，是非常愚蠢的一种做法。面对这种情况，很多程序员的选择是多线程，也就是专门让一个线程去进行读写操作，而别的线程继续工作，以绕开这些看起来像死机一样的函数，但是这个读写线程本身还是以一种与硬盘同步的方式工作的。然而这并不是解决问题的最终方法。我们可以想象一个繁忙的数据库系统，要不断的读写硬盘

8、上的文件，可能在短短的一秒钟时间就要调用n多次WriteFile或ReadFile，假设这是一个网站的后台数据库，那么这样的读写操作有时还可能都是较大