用完成端口开发大响应规模的Winsock应用程序(4)

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接受连接请求

服务器要做的最普通的事情之一就是接受来自客户端的连接请求。在套接字上使用重叠I/O接受连接的惟一API就是AcceptEx()函数。有趣的是,通常的同步接受函数accept()的返回值是一个新的套接字,而AcceptEx()函数则需要另外一个套接字作为它的参数之一。这是因为AcceptEx()是一个重叠操作,所以你需要事先创建一个套接字(但不要绑定或连接它),并把这个套接字通过参数传给AcceptEx()。以下是一小段典型的使用AcceptEx()的伪代码:


do {
    -等待上一个 AcceptEx 完成
    -创建一个新套接字并与完成端口进行关联
    -设置背景结构等等
    -发出一个 AcceptEx 请求
}while(TRUE);

作为一个高响应能力的服务器,它必须发出足够的AcceptEx调用,守候着,一旦出现客户端连接请求就立刻响应。至于发出多少个AcceptEx才够,就取决于你的服务器程序所期待的通信交通类型。比如,如果进入连接率高的情况(因为连接持续时间较短,或者出现交通高峰),那么所需要守候的AcceptEx当然要比那些偶尔进入的客户端连接的情况要多。聪明的做法是,由应用程序来分析交通状况,并调整AcceptEx守候的数量,而不是固定在某个数量上。

对于Windows2000,Winsock提供了一些机制,帮助你判定AcceptEx的数量是否足够。这就是,在创建监听套接字时创建一个事件,通过WSAEventSelect()这个API并注册FD_ACCEPT事件通知来把套接字和这个事件关联起来。一旦系统收到一个连接请求,如果系统中没有AcceptEx()正在等待接受连接,那么上面的事件将收到一个信号。通过这个事件,你就可以判断你有没有发出足够的AcceptEx(),或者检测出一个非正常的客户请求(下文述)。这种机制对Windows NT 4.0不适用。

使用AcceptEx()的一大好处是,你可以通过一次调用就完成接受客户端连接请求和接受数据(通过传送lpOutputBuffer参数)两件事情。也就是说,如果客户端在发出连接的同时传输数据,你的AcceptEx()调用在连接创建并接收了客户端数据后就可以立刻返回。这样可能是很有用的,但是也可能会引发问题,因为AcceptEx()必须等全部客户端数据都收到了才返回。具体来说,如果你在发出AcceptEx()调用的同时传递了lpOutputBuffer参数,那么AcceptEx()不再是一项原子型的操作,而是分成了两步:接受客户连接,等待接收数据。当缺少一种机制来通知你的应用程序所发生的这种情况:“连接已经建立了,正在等待客户端数据”,这将意味着有可能出现客户端只发出连接请求,但是不发送数据。如果你的服务器收到太多这种类型的连接时,它将拒绝连接更多的合法客户端请求。这就是黑客进行“拒绝服务”攻击的常见手法。

要预防此类攻击,接受连接的线程应该不时地通过调用getsockopt()函数(选项参数为SO_CONNECT_TIME)来检查AcceptEx()里守候的套接字。getsockopt()函数的选项值将被设置为套接字被连接的时间,或者设置为-1(代表套接字尚未建立连接)。这时,WSAEventSelect()的特性就可以很好地利用来做这种检查。如果发现连接已经建立,但是很久都没有收到数据的情况,那么就应该终止连接,方法就是关闭作为参数提供给AcceptEx()的那个套接字。注意,在多数非紧急情况下,如果套接字已经传递给AcceptEx()并开始守候,但还未建立连接,那么你的应用程序不应该关闭它们。这是因为即使关闭了这些套接字,出于提高系统性能的考虑,在连接进入之前,或者监听套接字自身被关闭之前,相应的内核模式的数据结构也不会被干净地清除。

发出AcceptEx()调用的线程,似乎与那个进行完成端口关联操作、处理其它I/O完成通知的线程是同一个,但是,别忘记线程里应该尽力避免执行阻塞型的操作。Winsock2分层结构的一个副作用是调用socket()或WSASocket() API的上层架构可能很重要(译者不太明白原文意思,抱歉)。每个AcceptEx()调用都需要创建一个新套接字,所以最好有一个独立的线程专门调用AcceptEx(),而不参与其它I/O处理。你也可以利用这个线程来执行其它任务,比如事件记录。

有关AcceptEx()的最后一个注意事项:要实现这些API,并不需要其它提供商提供的Winsock2实现。这一点对微软特有的其它API也同样适用,比如TransmitFile()和GetAcceptExSockAddrs(),以及其它可能会被加入到新版Windows的API. 在Windows NT和2000上,这些API是在微软的底层提供者DLL(mswsock.dll)中实现的,可通过与mswsock.lib编译连接进行调用,或者通过WSAIoctl() (选项参数为SIO_GET_EXTENSION_FUNCTION_POINTER)动态获得函数的指针。

如果在没有事先获得函数指针的情况下直接调用函数(也就是说,编译时静态连接mswsock.lib,在程序中直接调用函数),那么性能将很受影响。因为AcceptEx()被置于Winsock2架构之外,每次调用时它都被迫通过WSAIoctl()取得函数指针。要避免这种性能损失,需要使用这些API的应用程序应该通过调用WSAIoctl()直接从底层的提供者那里取得函数的指针。

参见Figure 3 套接字架构:

(译者) 刘西齐 [email protected]

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