用完成端口开发大响应规模的Winsock应用程序(5/完)

关键字 完成端口 Completion Port Scalability 

TransmitFile 和 TransmitPackets 

Winsock 提供两个专门为文件和内存数据传输进行了优化的函数。其中

TransmitFile()这个API函数在Windows NT 4.0 和 Windows 2000上都可以使用，

而TransmitPackets()则将在未来版本的Windows中实现。

TransmitFile()用来把文件内容通过Winsock进行传输。通常发送文件的做法是，

先调用CreateFile()打开一个文件，然后不断循环调用ReadFile() 和WSASend ()

直至数据发送完毕。但是这种方法很没有效率，因为每次调用ReadFile() 和 

WSASend ()都会涉及一次从用户模式到内核模式的转换。如果换成

TransmitFile()，那么只需要给它一个已打开文件的句柄和要发送的字节数，而

所涉及的模式转换操作将只在调用CreateFile()打开文件时发生一次，然后

TransmitFile()时再发生一次。这样效率就高多了。

TransmitPackets()比TransmitFile()更进一步，它允许用户只调用一次就可以发

送指定的多个文件和内存缓冲区。函数原型如下：
BOOL TransmitPackets(
SOCKET hSocket, 
LPTRANSMIT_PACKET_ELEMENT lpPacketArray,
DWORD nElementCount, 
DWORD nSendSize, 
LPOVERLAPPED lpOverlapped, 
DWORD dwFlags 
); 
其中，lpPacketArray是一个结构的数组，其中的每个元素既可以是一个文件句柄

或者内存缓冲区，该结构定义如下：
typedef struct _TRANSMIT_PACKETS_ELEMENT { 
DWORD dwElFlags; 
DWORD cLength; 
union {
struct {
LARGE_INTEGER nFileOffset;
HANDLE hFile;
};
PVOID pBuffer;
};
} TRANSMIT_FILE_BUFFERS;
其中各字段是自描述型的(self explanatory)。
dwElFlags字段：指定当前元素是一个文件句柄还是内存缓冲区(分别通过常量

TF_ELEMENT_FILE 和TF_ELEMENT_MEMORY指定)；
cLength字段：指定将从数据源发送的字节数(如果是文件，这个字段值为0表示发

送整个文件)；
结构中的无名联合体：包含文件句柄的内存缓冲区(以及可能的偏移量)。

使用这两个API的另一个好处，是可以通过指定TF_REUSE_SOCKET和TF_DISCONNECT

标志来重用套接字句柄。每当API完成数据的传输工作后，就会在传输层级别断开

连接，这样这个套接字就又可以重新提供给AcceptEx()使用。采用这种优化的方

法编程，将减轻那个专门做接受操作的线程创建套接字的压力(前文述及)。

这两个API也都有一个共同的弱点：Windows NT Workstation 或 Windows 2000 

专业版中，函数每次只能处理两个调用请求，只有在Windows NT、Windows 2000

服务器版、Windows 2000高级服务器版或 Windows 2000 Data Center中才获得完

全支持。

放在一起看看

以上各节中，我们讨论了开发高性能的、大响应规模的应用程序所需的函数、方

法和可能遇到的资源瓶颈问题。这些对你意味着什么呢？其实，这取决于你如何

构造你的服务器和客户端。当你能够在服务器和客户端设计上进行更好地控制时

，那么你越能够避开瓶颈问题。

来看一个示范的环境。我们要设计一个服务器来响应客户端的连接、发送请求、

接收数据以及断开连接。那么，服务器将需要创建一个监听套接字，把它与某个

完成端口进行关联，为每颗CPU创建一个工作线程。再创建一个线程专门用来发出

AcceptEx()。我们知道客户端会在发出连接请求后立刻传送数据，所以如果我们

准备好接收缓冲区会使事情变得更为容易。当然，不要忘记不时地轮询

AcceptEx()调用中使用的套接字(使用SO_CONNECT_TIME选项参数)来确保没有恶意

超时的连接。

该设计中有一个重要的问题要考虑，我们应该允许多少个AcceptEx()进行守候。

这是因为，每发出一个AcceptEx()时我们都同时需要为它提供一个接收缓冲区，

那么内存中将会出现很多被锁定的页面(前文说过了，每个重叠操作都会消耗一小

部分未分页内存池，同时还会锁定所有涉及的缓冲区)。这个问题很难回答，没有

一个确切的答案。最好的方法是把这个值做成可以调整的，通过反复做性能测试

，你就可以得出在典型应用环境中最佳的值。

好了，当你测算清楚后，下面就是发送数据的问题了，考虑的重点是你希望服务

器同时处理多少个并发的连接。通常情况下，服务器应该限制并发连接的数量以

及等候处理的发送调用。因为并发连接数量越多，所消耗的未分页内存池也越多

；等候处理的发送调用越多，被锁定的内存页面也越多(小心别超过了极限)。这

同样也需要反复测试才知道答案。

对于上述环境，通常不需要关闭单个套接字的缓冲区，因为只在AcceptEx()中有

一次接收数据的操作，而要保证给每个到来的连接提供接收缓冲区并不是太难的

事情。但是，如果客户机与服务器交互的方式变一变，客户机在发送了一次数据

之后，还需要发送更多的数据，在这种情况下关闭接收缓冲就不太妙了，除非你

想办法保证在每个连接上都发出了重叠接收调用来接收更多的数据。

结论

开发大响应规模的Winsock服务器并不是很可怕，其实也就是设置一个监听套接字

、接受连接请求和进行重叠收发调用。通过设置合理的进行守候的重叠调用的数

量，防止出现未分页内存池被耗尽，这才是最主要的挑战。按照我们前面讨论的

一些原则，你就可以开发出大响应规模的服务器应用程序。