【C# 线程】Windows系统下常见的7种I/O模型 之IOCP

一、IOCP简介

       要实现异步通信，必须要用到一个很风骚的I/O数据结构 ，叫重叠结构“Overlapped”，Windows里所有的异步通信都是基于它的，完成端口也不例外。

 （这张图是个人自己的理解，这两张图结合起来看）

        IOCP（I/O Completion Port，I/O完成端口）是Windows操作系统中伸缩性最好的一种I/O模型。
????I/O 完成端口是应用程序使用线程池处理异步 I/O 请求的一种机制。处理多个并发异步I/O请求时，使用 I/O 完成端口比在 I/O 请求时创建线程更快更高效。
二、IOCP的优势

????I/O 完成端口可以充分利用 Windows 内核来进行 I/O 调度，相较于传统的 Winsock 模型，IOCP 在机制上有明显的优势。

????相较于传统的Winsock模型，IOCP的优势主要体现在两方面：独特的异步I/O方式和优秀的线程调度机制。

独特的异步I/O方式

????IOCP模型在异步通信方式的基础上，设计了一套能够充分利用Windows内核的I/O通信机制，主要过程为：① socket关联iocp，② 在socket上投递I/O请求，③ 事件完成返回完成通知封包，④ 工作线程在iocp上处理事件。

????IOCP的这种工作模式：程序只需要把事件投递出去，事件交给操作系统完成后，工作线程在完成端口上轮询处理。该模式充分利用了异步模式高速率输入输出的优势，能够有效提高程序的工作效率。

优秀的线程调度机制

????完成端口可以抽象为一个公共消息队列，当用户请求到达时，完成端口把这些请求加入其抽象出的公共消息队列。这一过程与多个工作线程轮询消息队列并从中取出消息加以处理是并发操作。这种方式很好地实现了异步通信和负载均衡，因为它使几个线程“公平地”处理多客户端的I/O，并且线程空闲时会被挂起，不会占用CPU周期。
????IOCP模型充分利用Windows系统内核，可以实现仅用少量的几个线程来处理和多个client之间的所有通信，消除了无谓的线程上下文切换，最大限度的提高了网络通信的性能。