同步IO
最方便和常用的對設備數據進行讀寫的函數時ReadFile和WriteFile。
打開設備時如：CreatFile、WSASocket。沒有指定FILE_FLAG_VERLAPPED標誌，則執行同步IO操作。
異步IO
打開設備時如：CreatFile、WSASocket。指定FILE_FLAG_VERLAPPED標誌，則執行異步IO操作。
當調用ReadFile（）或WriteFile（）時，函數會檢查hFile參數標識的設備是否是用FILE_FLAG_OVERLAPPED標誌打開的。如果是，則執行異步I/O。
OVERLAPPED結構
執行異步IO時，必須在ReadFile（）或WriteFile（）參數中的pOverlapped參數中傳入一個已經初始化的OVERLAPPED結構。
OVERLAPPED結構包含以下成員：
1、偏移量：爲了避免對同一個對象進行多個異步調用時出現混淆，所有異步IO請求必須指定偏移量。非文件設備會忽略此成員。
2、hEvetn成員：用來接收I/O完成通知的4種方式的一種會用到這個成員。
3、Internal成員：保存IO請求錯誤碼
4、InternalHight成員：保存已傳輸字節數。
使用技巧：異步IO請求完成時，會收到一個OVERLAPPED結構的地址，它就是我們發出請求時使用的那個。故可以派生OVERLAPPED類，用於傳輸其他一些附加信息。
異步IO注意事項
1 . 設備驅動程序不是先入先出處理IO請求的
2 . 當將一個異步IO請求添加到隊列中的時候，設備驅動程序可能選擇同步的方式處理請求！如當我們讀取文件數據時，如果數據已經在緩存中，系統就不會將請求添加到設備驅動程序的隊列中，而會將高速緩存中的數據複製到我們的額緩存中，從而完成這個IO操作。
如果請求的IO操作是以同步的方式執行的，那麼ReadFile（）/WriteFile（）會返回非零值。如果IO是以異步方式執行的執行，或者發生了錯誤，則返回FALSE（0）。
- 3 .異步IO請求完成之前，一定不能移動或者銷燬發出請求時使用的數據緩存和OVERLAPPED結構。設備驅動程序會使用數據緩存和OVERLAPPED結構。我們必須爲每個IO請求分配、初始化一個獨立的OVERLAPPED結構。
接收I/O請求完成通知
設備驅動程序如何通知我們IO請求已經完成？
windows提供了4種方法：
- 觸發設備內核對象
- 觸發事件內核對象
- 使用可提醒I/O
- 使用I/O完成端口
| 技術 | 特點 | 優缺點 |
|---|---|---|
| 觸發設備內核對象 | 允許一個線程發出I/O請求，另一個線程對結果進行處理 | 當向一個設備發出多個I/O請求，只要任何一個I/O請求完成時都會被觸發，卻沒辦法區別是哪個請求的完成觸發了內核對象。 |
| 觸發事件內核對象 | 允許一個線程發出I/O請求，另一個線程對結果進行處理 | 每個請求都通過pOverlapped與一個事件相關聯，允許我們向一個設備同時發出多個I/O請求。 |
| 使用可警告I/O | 發出I/O請求的線程必須對結果進行處理 | 沒有負載均衡，伸縮性不好 |
| 使用I/O完成端口 | 允許一個線程發出I/O請求，另一個線程對結果進行處理 | 具有高度的伸縮性和最佳的靈活性 |
觸發設備內核對象
ReadFile（）/WriteFile（）函數在將I/O請求添加到隊列之前，會將設備內核對象設爲未觸發狀態。當設備驅動程序完成了請求之後，驅動程序會將設備內核對象設爲觸發狀態。
線程可以使用WaitForSingleObject（）或者WaitForMultipleObject（）檢查異步IO是否完成。
WaitForMultipleObject（）可指定參數，設置：1 等待指定的內核對象中的一個被觸發爲止，2 等待指定的內核對象全部被觸發爲止
問題：
當向一個設備同時發出多個I/O請求的時候，這種方法是不能用的，因爲等待函數中等待的是同一個內核對象，只要任何一個I/O請求完成時都會被觸發，卻沒辦法區別是哪個請求的完成觸發了內核對象。
觸發事件內核對象
OVERLAPPED結構的一個成員hEvent用來標識一個事件內核對象。
我們必須通過CreateEvent創建這個事件對象，當設備驅動程序完成IO請求時，會檢查OVERLAPPED結構成員hEvent是否爲NULL，若不是，則會觸發。此時，驅動程序仍然會觸發設備內核對象。
允許我們向一個設備同時發出多個I/O請求的時候。（因爲每個請求都通過pOverlapped與一個事件相關聯）。
如果想要同時執行多個異步IO請求，必須爲每個請求創建不同的事件對象，並初始化每個請求的OVERLAPPED結構。再調用ReadFile（）/WriteFile（）。
我們只需在線程中調用WaitForMultipleObject（）並傳入與每個待處理的IO請求的OVERLAPPED結構關聯的事件句柄。
通過這種方式，可以同時執行多個異步IO操作並使用同一個設備對象。
可提醒I/O
當系統創建一個線程的時候，會同時創建一個與線程相關聯的隊列。這個隊列被稱爲異步過程調用 APC(asynchronous procedure call)隊列。
當發出一個IO請求的時候，可以告訴設備驅動程序在調用線程的APC隊列中添加一項。
爲了將IO完成通知添加到線程的APC隊列中，需要調用ReadFileEx()和WriteFileEx()函數。
*Ex函數要求傳入一個回調函數的地址。回調函數被稱爲完成函數。
當線程處於可提醒狀態的時候，系統會馬上檢查它的APC隊列，對隊列中的每一項，系統會讓線程調用完成函數。
當IO請求完成的時候，系統會將它們添加到發出請求的線程的PAC隊列中，回調函數不會馬上被執行，這是因爲線程可能在處理重要的事情，不能被打斷。爲了對線程的APC隊列中的項進行處理，線程可通過調用等待內核對象函數將自己設置爲可提醒狀態。
如果APC隊列爲空，線程會被掛起，直到APC隊列非空，或者所等待的內核對象被出觸發。如果APC隊列出現了一項，系統喚醒線程並調用回調函數，然後返回，不會再次進入睡眠狀態等待內核對象。
可理解爲：設備驅動程序完成IO請求後，系統提醒發出IO請求的線程去繼續完成後續操作。
問題：
發出I/O請求的線程必須對結果進行處理，因爲這是通過線程的APC隊列來實現的，而APC隊列是線程獨有的。
I/O完成端口
創建IO完成端口
CreateIoCompletionPort()
關聯IO完成端口與設備
CreateIoCompletionPort()
兩個函數是一樣的！只是調用時傳入的參數不一樣。創建完成端口時，可以指定同一時間最多能有多少線程處於可運行狀態。
設備必須是用FILE_FLAG_OVERLAPPED標誌打開的。即異步IO屬性。
獲取IO請求完成信息
GetQueuedCompletionStatus（）
線程池中的所有線程應該執行同一個函數。
函數中，不斷循環。
循環內部，線程調用GetQueuedCompletionStatus（）將自己切換到睡眠狀態，直到指定的完成端口的IO完成隊列中出現一項，或者等待超時爲止。
調用了GetQueuedCompletionStatus（）函數後，線程會得到已完成IO項中的所有信息。可以繼續後續處理操作。
- 是否自動創建線程？
否，需要程序員自行創建線程，並向線程傳入IO完成端口的句柄。該線程爲了確認I/O的完成會調用GetQueuedCompletionStatus（）函數，並傳入IO完成端口的句柄。線程就會得到指定IO完成端口中已完成IO項中的所有信息。
任何線程都能調用GetQueuedCompletionStatus（）函數，但實際得到I/O完成信息的線程數不會超過創建CP對象時指定的最大線程數。
理解：
在可提醒I/O中，設備驅動程序將將完成IO請求的信息放入發出IO請求的線程APC隊列中，讓發出請求的線程執行對IO結果的處理。
在I/O完成端口中，所有與完成端口關聯了的設備，會將完成IO請求信息統一放入完成端口的線程池任務隊列中，由完成端口調用線程池中的空閒線程對IO結果進行處理。