重叠IO overlapped I/O 运用详解

2009年02月21日 星期六 下午 07:54

I/O设备处理必然让主程序停下来干等I/O的完成,
对这个问题有

方法一：使用另一个线程进行I/O。这个方案可行，但是麻烦。                即 CreateThread(…………)；创建一个子线程做其他事情。      Readfile(^…………)；阻塞方式读数据。

方法二：使用overlapped I/O。
overlapped I/O是WIN32的一项技术，你可以要求操作系统为你传送数据，并且在传送完毕时通知你。这项技术使你的程序在I/O进行过程中仍然能够继续处理事务。事实上，操作系统内部正是以线程来I/O完成overlapped I/O。你可以获得线程的所有利益，而不需付出什么痛苦的代价

怎样使用overlapped I/O：

进行I/O操作时，指定overlapped方式
使用CreateFile ()，将其第6个参数指定为FILE_FLAG_OVERLAPPED，
就是准备使用overlapped的方式构造或打开文件;
如果采用 overlapped，那么ReadFile()、WriteFile()的第5个参数必须提供一个指针，
指向一个OVERLAPPED结构。 OVERLAPPED用于记录了当前正在操作的文件一些相关信息。

//功能：从指定文件的1500位置读入300个字节
int main()
{
    BOOL rc;
    HANDLE hFile;
    DWORD numread;
    OVERLAPPED overlap;
    char buf[512];
    char szPath=”c:\\xxxx\xxxx”;
    hFile = CreateFile( szPath,
                    GENERIC_READ,
                    FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,
                    NULL,
                    OPEN_EXISTING,
                    FILE_FLAG_OVERLAPPED, // 以overlapped打开文件
                    NULL
                );

// OVERLAPPED结构实始化为0
    memset(&overlap, 0, sizeof(overlap));
    //指定文件位置是1500;
    overlap.Offset = 1500;
   
    rc = ReadFile(hFile,buf,300,&numread,&overlap);
    //因为是overlapped操作，ReadFile会将读文件请求放入读队列之后立即返回（false）,而不会等到文件读完才返回(true)
    if (rc)
    {

…………此处即得到数据了。
       //文件真是被读完了，rc为true
       // 或当数据被放入cache中，或操作系统认为它可以很快速地取得数据，rc为true
    }
    else
    {
        if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)
        {//当错误是ERROR_IO_PENDING,那意味着读文件的操作还在进行中
         //等候，直到文件读完
            WaitForSingleObject(hFile, INFINITE);
            rc = GetOverlappedResult(hFile,&overlap,&numread,FALSE);
            //上面二条语句完成的功能与下面一条语句的功能等价：

一只阻塞等到得到数据才继续下面。
            // GetOverlappedResult(hFile,&overlap,&numread,TRUE);
         }
         else
         {
            //出错了
        }
    }
    CloseHandle(hFile);
    return EXIT_SUCCESS;
}

在实际工作中，若有几个操作同一个文件时,
怎么办？我们可以利用OVERLAPPED结构中提供的event来解决上面遇到的问题。
注意，你所使用的event对象必须是一个MANUAL型的；否则，可能产生竞争条件。
int main()
{
    int i;
    BOOL rc;
    char szPath=”x:\\xxxx\xxxx”;
    // 以overlapped的方式打开文件
    ghFile = CreateFile( szPath,
                    GENERIC_READ,
                    FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,
                    NULL,
                    OPEN_EXISTING,
                    FILE_FLAG_OVERLAPPED,
                    NULL
                );
    for (i=0; i<MAX_REQUESTS; i++)   requests 同时有N个同时读取文件
    {
        //将同一文件按几个部分按overlapped方式同时读
        //注意看QueueRequest函数是如何运做的,每次读16384个块
        QueueRequest(i, i*16384, READ_SIZE);
    }
    // 等候所有操作结束;
    //隐含条件：当一个操作完成时，其对应的event对象会被激活
    WaitForMultipleObjects(MAX_REQUESTS, ghEvents, TRUE, INFINITE);
    // 收尾操作
    for (i=0; i<MAX_REQUESTS; i++)
    {
        DWORD dwNumread;
        rc = GetOverlappedResult(
                                ghFile,
                                &gOverlapped[i],
                                &dwNumread,
                                FALSE
                            );
        CloseHandle(gOverlapped[i].hEvent);
    }
    CloseHandle(ghFile);
    return EXIT_SUCCESS;
}

//当读操作完成以后，gOverlapped[nIndex].hEvent会系统被激发
int QueueRequest(int nIndex, DWORD dwLocation, DWORD dwAmount)
{
    //构造一个MANUAL型的event对象
    ghEvents[nIndex] = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL)；
    //将此event对象置入OVERLAPPED结构
    gOverlapped[nIndex].hEvent = ghEvents[nIndex];

每个重叠对象对应一个事件。
    gOverlapped[nIndex].Offset = dwLocation;
    for (i=0; i<MAX_TRY_COUNT; i++) //尝试几次。
   {
      //文件ghFile唯一
       rc = ReadFile(ghFile, gBuffers[nIndex],&dwNumread,&gOverlapped[nIndex]);
       if (rc) 如果立刻读到数据则返回真
         return TRUE;
       err = GetLastError();
       if (err == ERROR_IO_PENDING)
       {
           //当错误是ERROR_IO_PENDING,那意味着读文件的操作还在进行中
          return TRUE;
       }
       // 处理一些可恢复的错误
       if ( err == ERROR_INVALID_USER_BUFFER ||
            err == ERROR_NOT_ENOUGH_QUOTA ||
            err == ERROR_NOT_ENOUGH_MEMORY )
        {
           sleep(50);
           continue;//重试
        }
        // 如果GetLastError()返回的不是以上列出的错误，放弃
        break;
    }

return -1;

}

程序流程：

1： N个用户同时读取一个文件的各个部分，且每个用户对应一个重叠对象和事件。

2：调用WaitForMultipleObjects(MAX_REQUESTS, ghEvents, TRUE, INFINITE) 当任何一个用户的读操作完成时，函数停止阻塞。并且ghEvents中对应于的读取数据完毕的用户的事件被激活。

3：调用GetOverlappedResult 取得读取数据完毕的用户编号。