[소켓 프로그래밍] IOCP echo server 예제

윤성우씨의 "열혈강의 TCP/IP 소켓 프로그래밍" 책 끝부분의 IOCP 예제를 c++형식으로 바꾸었다.

main.cpp

#include "IOCPServer.h"

int main()
{
    IOCPServer *s = new IOCPServer();

    s->Init();

    s->Run();

    delete s;
    return 0;
}

별 내용 없다.

IOCPServer.h

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <process.h>
#include <winsock2.h>

#define PORT        9088
#define BUFSIZE     1024
#define READ        3
#define WRITE       5

///////////////////////////////////////////////
// Structure Definition
typedef struct          // 소켓 정보를 구조체화
{
    SOCKET      hClntSock;
    SOCKADDR_IN clntAddr;
} PER_HANDLE_DATA, *LPPER_HANDLE_DATA;

typedef struct          // 소켓의 버퍼 정보를 구조체화
{
    OVERLAPPED overlapped;
    CHAR       buffer[BUFSIZE];
    WSABUF     wsaBuf;
    int        rwMode;
} PER_IO_DATA, *LPPER_IO_DATA;


////////////////////////////////////////////////
// Class definition
class IOCPServer {
public:
    IOCPServer();
    ~IOCPServer();

    bool Run();
    bool Init();
    void Cleanup();

    bool setSocket();

    static unsigned int __stdcall _CompletionThread(void *p_this);
    UINT WINAPI CompletionThread();

private:
    HANDLE  m_hCompletionPort;

    SOCKET m_hServSock;
    SOCKADDR_IN m_servAddr;
};

//////////////////////////////////////////
// Function forward declaration
void ErrorHandling(LPCSTR pszMessage);

중간에 _CompletionThread() 멤버함수가 static인 이유는 _beginthreadex() 함수의 인자때문으로

_CompletionThread()가 호출되면 바로 CompletionThread() 멤버함수를 호출한다.

IOCPServer.cpp

#include "IOCPServer.h"

IOCPServer::IOCPServer()
{
}

IOCPServer::~IOCPServer()
{
    closesocket(m_hServSock);
    WSACleanup();
}

bool IOCPServer::Init()
{
    WSAData wsaData;
    SYSTEM_INFO systemInfo;

    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
    {   // Load Winsock 2.2 DLL
        ErrorHandling("WSAStartup() error!");
    }


    // Completion Port 생성
    m_hCompletionPort = CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, 0, 0);
    GetSystemInfo(&systemInfo);

    // 쓰레드를 CPU 개수*2 만큼 생성
    for (int i = 0; i<systemInfo.dwNumberOfProcessors*2; i++)
    {
        _beginthreadex(NULL, 0, _CompletionThread, (LPVOID)this, 0, NULL);
    }

    setSocket();

    return true;
}

void IOCPServer::Cleanup()
{
}

bool IOCPServer::setSocket()
{
    // IOCP를 사용하기 위한 소켓 생성 (Overlapped I/O 소켓, 윈도우용)
    m_hServSock = WSASocket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0, NULL, 0, WSA_FLAG_OVERLAPPED);
    if (m_hServSock == INVALID_SOCKET)
    {
        ErrorHandling("WSASocket() error!");
    }

    // 바인딩할 소켓 주소정보
    memset(&m_servAddr, 0, sizeof(m_servAddr));
    m_servAddr.sin_family = AF_INET;
    m_servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    m_servAddr.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(m_hServSock, (SOCKADDR *)&m_servAddr, sizeof(m_servAddr)) == SOCKET_ERROR)
    {
        ErrorHandling("bind() error!");
    }

    if (listen(m_hServSock, 10) == SOCKET_ERROR)
    {
        ErrorHandling("listen() error!");
    }

    return true;
}

bool IOCPServer::Run()
{
    LPPER_IO_DATA     perIoData;
    LPPER_HANDLE_DATA perHandleData;

    DWORD  dwRecvBytes;
    DWORD  i, dwFlags;

    while (TRUE)
    {
        SOCKET      hClntSock;
        SOCKADDR_IN clntAddr;
        int         nAddrLen = sizeof(clntAddr);

        hClntSock = accept(m_hServSock, (SOCKADDR *)&clntAddr, &nAddrLen);
        if (hClntSock == INVALID_SOCKET)
        {
            ErrorHandling("accept() error!");
        }

        // 연결된 클라이언트의 소켓 핸들 정보와 주소 정보를 설정
        perHandleData = new PER_HANDLE_DATA;
        perHandleData->hClntSock = hClntSock;
        memcpy(&(perHandleData->clntAddr), &clntAddr, nAddrLen);

        // 3. Overlapped 소켓과 Completion Port 의 연결
        CreateIoCompletionPort((HANDLE)hClntSock, m_hCompletionPort, (DWORD)perHandleData, 0);

        // 클라이언트를 위한 버퍼를 설정, OVERLAPPED 변수 초기화
        perIoData = new PER_IO_DATA;
        memset(&(perIoData->overlapped), 0, sizeof(OVERLAPPED));
        perIoData->wsaBuf.len = BUFSIZE;
        perIoData->wsaBuf.buf = perIoData->buffer;
        perIoData->rwMode = READ;
        dwFlags = 0;

        // 4. 중첩된 데이타 입력
        WSARecv(perHandleData->hClntSock,       // 데이타 입력 소켓
            &(perIoData->wsaBuf),               // 데이타 입력 버퍼 포인터
            1,                                  // 데이타 입력 버퍼의 수
            &dwRecvBytes,
            &dwFlags,
            &(perIoData->overlapped),           // OVERLAPPED 변수 포인터
            NULL
        );
    }

    return true;
}


unsigned int __stdcall IOCPServer::_CompletionThread(void *p_this)
{
    IOCPServer* p_IOCPServer = static_cast<IOCPServer*>(p_this);
    p_IOCPServer->CompletionThread(); // Non-static member function!
    return 0;
}

UINT WINAPI IOCPServer::CompletionThread()
{
    HANDLE hCompletionPort = (HANDLE)m_hCompletionPort;
    SOCKET hClntSock;
    DWORD  dwBytesTransferred;
    LPPER_HANDLE_DATA perHandleData;
    LPPER_IO_DATA     perIoData;
    DWORD  dwFlags;

    while (TRUE)
    {
        // 5. 입.출력이 완료된 소켓의 정보 얻음
        GetQueuedCompletionStatus(hCompletionPort,      // Completion Port
                                &dwBytesTransferred,    // 전송된 바이트 수
                                (LPDWORD)&perHandleData,
                                (LPOVERLAPPED *)&perIoData,
                                INFINITE);

        //printf("GQCS error code : %d (TID : %d)\n", GetLastError(), GetCurrentThreadId());

        if (perIoData->rwMode == READ)
        {
            puts("message received!");
            if (dwBytesTransferred == 0)        // 전송된 바이트가 0일때 종료 (EOF 전송 시에도)
            {
                puts("socket will be closed!");
                closesocket(perHandleData->hClntSock);

                delete perHandleData;
                delete perIoData;

                continue;
            }

            // 6. 메세지. 클라이언트로 에코
            memset(&(perIoData->overlapped), 0, sizeof(OVERLAPPED));
            perIoData->wsaBuf.len = dwBytesTransferred;
            perIoData->rwMode = WRITE;
            WSASend(perHandleData->hClntSock, &(perIoData->wsaBuf), 1, NULL, 0, &(perIoData->overlapped), NULL);

            // RECEIVE AGAIN
            perIoData = new PER_IO_DATA();
            memset(&(perIoData->overlapped), 0, sizeof(OVERLAPPED));
            perIoData->wsaBuf.len = BUFSIZE;
            perIoData->wsaBuf.buf = perIoData->buffer;
            perIoData->rwMode = READ;
            dwFlags = 0;
            WSARecv(perHandleData->hClntSock, &(perIoData->wsaBuf), 1, NULL, &dwFlags, &(perIoData->overlapped), NULL);
        }
        else // WRITE Mode
        {
            puts("message sent!");
            delete perIoData;
        }
    }

    return 0;
}


void ErrorHandling(LPCSTR pszMessage)
{
    fputs(pszMessage, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

CreateIoCompletionPort() 함수는 특이하게도 이름처럼 completion port(이하 cp)를 생성하는데도 쓰지만

cp에 소켓을 등록하는데에도 쓰인다.

Run() 멤버 함수는 호출되면 클라이언트의 연결을 받아들이고 cp에 등록 후 WSARecv()를 호출하는 과정을 반복한다.

그리고 CompletionThread() 에서 각 스레드는 GetQueuedCompletionStatus() 를 호출하고 입출력이 완료된 소켓이

큐에 올라올때까지 대기한다. 입출력이 완료된(입력이 완료된) 소켓이 올라오면 받은 데이터를 그대로 WSASend()를 이용하여 보내주고

다시 WSARecv()호출한다.

실행한 모습