IOCP中的AcceptEx

接受連接請求

服務器要做的最普通的事情之一就是接受來自客戶端的連接請求。在套接字上使用重疊I/O接受連接的惟一API就是AcceptEx()函數。有趣的是,通常的同步接受函數accept()的返回值是一個新的套接字,而AcceptEx()函數則需要另外一個套接字作爲它的參數之一。這是因爲AcceptEx()是一個重疊操作,所以你需要事先創建一個套接字(但不要綁定或連接它),並把這個套接字通過參數傳給AcceptEx()。以下是一小段典型的使用AcceptEx()的僞代碼:


do {
    -等待上一個 AcceptEx 完成
    -創建一個新套接字並與完成端口進行關聯
    -設置背景結構等等
    -發出一個 AcceptEx 請求
}while(TRUE);

作爲一個高響應能力的服務器,它必須發出足夠的AcceptEx調用,守候着,一旦出現客戶端連接請求就立刻響應。至於發出多少個AcceptEx纔夠,就取決於你的服務器程序所期待的通信交通類型。比如,如果進入連接率高的情況(因爲連接持續時間較短,或者出現交通高峯),那麼所需要守候的AcceptEx當然要比那些偶爾進入的客戶端連接的情況要多。聰明的做法是,由應用程序來分析交通狀況,並調整AcceptEx守候的數量,而不是固定在某個數量上。

對於Windows2000,Winsock提供了一些機制,幫助你判定AcceptEx的數量是否足夠。這就是,在創建監聽套接字時創建一個事件,通過WSAEventSelect()這個API並註冊FD_ACCEPT事件通知來把套接字和這個事件關聯起來。一旦系統收到一個連接請求,如果系統中沒有AcceptEx()正在等待接受連接,那麼上面的事件將收到一個信號。通過這個事件,你就可以判斷你有沒有發出足夠的AcceptEx(),或者檢測出一個非正常的客戶請求(下文述)。這種機制對Windows NT 4.0不適用。

使用AcceptEx()的一大好處是,你可以通過一次調用就完成接受客戶端連接請求和接受數據(通過傳送lpOutputBuffer參數)兩件事情。也就是說,如果客戶端在發出連接的同時傳輸數據,你的AcceptEx()調用在連接創建並接收了客戶端數據後就可以立刻返回。這樣可能是很有用的,但是也可能會引發問題,因爲AcceptEx()必須等全部客戶端數據都收到了才返回。具體來說,如果你在發出AcceptEx()調用的同時傳遞了lpOutputBuffer參數,那麼AcceptEx()不再是一項原子型的操作,而是分成了兩步:接受客戶連接,等待接收數據。當缺少一種機制來通知你的應用程序所發生的這種情況:“連接已經建立了,正在等待客戶端數據”,這將意味着有可能出現客戶端只發出連接請求,但是不發送數據。如果你的服務器收到太多這種類型的連接時,它將拒絕連接更多的合法客戶端請求。這就是黑客進行“拒絕服務”攻擊的常見手法。

要預防此類攻擊,接受連接的線程應該不時地通過調用getsockopt()函數(選項參數爲SO_CONNECT_TIME)來檢查AcceptEx()裏守候的套接字。getsockopt()函數的選項值將被設置爲套接字被連接的時間,或者設置爲-1(代表套接字尚未建立連接)。這時,WSAEventSelect()的特性就可以很好地利用來做這種檢查。如果發現連接已經建立,但是很久都沒有收到數據的情況,那麼就應該終止連接,方法就是關閉作爲參數提供給AcceptEx()的那個套接字。注意,在多數非緊急情況下,如果套接字已經傳遞給AcceptEx()並開始守候,但還未建立連接,那麼你的應用程序不應該關閉它們。這是因爲即使關閉了這些套接字,出於提高系統性能的考慮,在連接進入之前,或者監聽套接字自身被關閉之前,相應的內核模式的數據結構也不會被幹淨地清除。

發出AcceptEx()調用的線程,似乎與那個進行完成端口關聯操作、處理其它I/O完成通知的線程是同一個,但是,別忘記線程裏應該盡力避免執行阻塞型的操作。Winsock2分層結構的一個副作用是調用socket()或WSASocket() API的上層架構可能很重要(譯者不太明白原文意思,抱歉)。每個AcceptEx()調用都需要創建一個新套接字,所以最好有一個獨立的線程專門調用AcceptEx(),而不參與其它I/O處理。你也可以利用這個線程來執行其它任務,比如事件記錄。

有關AcceptEx()的最後一個注意事項:要實現這些API,並不需要其它提供商提供的Winsock2實現。這一點對微軟特有的其它API也同樣適用,比如TransmitFile()和GetAcceptExSockAddrs(),以及其它可能會被加入到新版Windows的API. 在Windows NT和2000上,這些API是在微軟的底層提供者DLL(mswsock.dll)中實現的,可通過與mswsock.lib編譯連接進行調用,或者通過WSAIoctl() (選項參數爲SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER)動態獲得函數的指針。

如果在沒有事先獲得函數指針的情況下直接調用函數(也就是說,編譯時靜態連接mswsock.lib,在程序中直接調用函數),那麼性能將很受影響。因爲AcceptEx()被置於Winsock2架構之外,每次調用時它都被迫通過WSAIoctl()取得函數指針。要避免這種性能損失,需要使用這些API的應用程序應該通過調用WSAIoctl()直接從底層的提供者那裏取得函數的指針。

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