第6章 Overlapped I/O， 在你身后变戏法 ---1

这一章描述如何使用 overlapped I/O（也就是 asynchronous I/O）。某些时候 overlapped I/O 可以取代多线程的功用。然而，overlapped I/O 加上completion ports，常被设计为多线程处理，以便在一个“受制于 I/O 的程序”（所谓 I/O bound 程序）中获得高效率。
    译注    深层讨论 Win32 平台（WinNT 和 Win95）的 File Systems 和 Device I/O 的书籍极少。Advanced Windows 3rd edition（Jeffrey Richter/Microsoft Press）第 13章和第 14 章有很多宝贵的内容，可供参考。
    截至目前我已经花了数章篇幅告诉各位“如何”以及“为什么”要使用线程。我将以这一章介绍一个你可能不想使用多线程的场合。许多应用程序，例如终端机模拟程序，都需要在同一时间处理对一个以上的文件的读写操作。利用 Win32 所谓的 overlapped I/O 特性，你就可以让所有这些 I/O 操作并行处理，并且当任何一个 I/O 完成时，你的程序会收到一个通告。其他操作系统把这个特性称为 nonblocking I/O 或 asynchronous I/O。
    回头看看第２章和第３章，那里曾经示范如何产生一个线程负责后台打印操作。事实上“后台打印”这种说法是错误的，我们在后台所进行的操作只不过是产生打印机所需的数据。Windows 操作系统负责以打印管理器（Printer Manager）完成打印。打印管理器会 “spooled” 那些准备好的数据，并且以打印机所能接受的速度，慢慢地将数据喂给打印机。
    关键在于 I/O 设备是个慢速设备，不论打印机、调制解调器，甚至硬盘，与 CPU 相比都奇慢无比。坐下来干等 I/O 的完成是一件不甚明智的事情。有时候数据的流动率非常惊人，把数据从你的文件服务器中以 Ethernet 速度搬走，其速度可能高达每秒一百万个字节。如果你尝试从文件服务器中读取100KB ，在用户的眼光来看几乎是瞬间完成。但是，要知道，你的线程执行这个命令，已经浪费了 10 个一百万次 CPU 周期。
    现在想象一下，同一个文件服务器，透过一条拨号线路，被 Remote Access Services（RAS）处理。于是，100KB 的数据量在 ISDN 上需要 15 秒，在 9600bps 线路上需要几乎两分钟。即使从用户的眼光来看，一个窗口在这么长的时间中完全没有反应，也是相当可怕的。
    这个问题的明显解决方案就是，使用另一个线程来进行 I/O。然而，这就
    产生出一些相关问题，包括如何在主线程中操控许多个 worker 线程、如何设定同步机制、如何处理错误情况、如何显示对话框。这些难题都将在本章出现并解决之。
    一个最简单的回答：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代价。
        重要！
        Windows 95 所支持的 overlapped I/O 有些限制，只适用于 named pipes 、mailslots 、serial I/O 、以及 socket() 或 accept() 所传回来的sockets，它并不支持磁盘或光盘中的文件操作。本章的所有例子只在Windows NT 下才能够有效运作。
    这一章对于 overlapped I/O 的讨论，将从最简单的应用开始，然后再演变到最高级的应用。
        i 激发的文件 handles
        i 激发的 event 对象
        i 异步过程调用（Asynchronous Procedure Calls，APCs）
        i I/O completion ports
    其中以 I/O completion ports 特别显得重要，因为它们是唯一适用于高负载服务器（必须同时维护许多连接线路）的一个技术。Completion ports 利用一些线程，帮助平衡由“I/O 请求”所引起的负载。这样的架构特别适合用在SMP 系统（译注：支持多个 CPU 的操作系统）中产生所谓的 “scalable” 服务器。
    译注     所谓 scalable 系统，是指能够藉着增加 RAM 或磁盘空间或 CPU 个数而提升应用程序效能的一种系统。