(C++ : IOCP-31) (소켓입출력모델) Overlapped Event 모델

Posted by : C++ at Jul 20, 2021

Category : Cpp iocp

실제로 서버에서 사용된다. 이제부터 집중

우선은 단어정리부터 하자

블로킹(Blocking) Vs 논블로킹(NonBlocking) : 함수가 대기를 하는지 바로 빠져나오는지?
동기(Synchronous) Vs 비동기(Asynchronous) : 동시에 일어나는지 아닌지? / 동기(요청즉시 실행) / 비동기(언제든 실행도 된다)

우선 그림으로 설명하자면

그림의 네 가지 모델이 모두 사용이 될까?
Nope! 예를들어 Async-Blocking의 경우 Async(나중에 실행해도 된다.) + Blocking(그런데 난 널 기다릴께) 앞뒤가 안맞는 말이이다.
실제로 많이 사용되는 것은 Sync-Blocking, Async-NonBlocking정도라고 볼 수 있다.

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include "CorePch.h"
#include <atomic>
#include <mutex>
#include <windows.h>
#include <future>
#include "ThreadManager.h"

#include <winsock2.h>
#include <mswsock.h>
#include <ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

void HandleError(const char* cause)
{
	int32 errCode = ::WSAGetLastError();
	cout << cause << " ErrorCode : " << errCode << endl;
}

const int32 BUFSIZE = 1000;

struct Session
{
	SOCKET socket = INVALID_SOCKET;
	char recvBuffer[BUFSIZE] = {};
	int32 recvBytes = 0;
	WSAOVERLAPPED overlapped = {};
};

int main()
{
	WSAData wsaData;
	if (::WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
		return 0;

	SOCKET listenSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (listenSocket == INVALID_SOCKET)
		return 0;

	u_long on = 1;
	if (::ioctlsocket(listenSocket, FIONBIO, &on) == INVALID_SOCKET)
		return 0;

	SOCKADDR_IN serverAddr;
	::memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));
	serverAddr.sin_family = AF_INET;
	serverAddr.sin_addr.s_addr = ::htonl(INADDR_ANY);
	serverAddr.sin_port = ::htons(7777);

	if (::bind(listenSocket, (SOCKADDR*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR)
		return 0;

	if (::listen(listenSocket, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR)
		return 0;

	cout << "Accept" << endl;

	// Overlapped IO (비동기 + 논블로킹)
		// 비동기(당장 동시에 실행이 되지 않아도 됨) + 논블로킹(코드를 잡지않는다)
	// - Overlapped 함수를 건다 (WSARecv, WSASend)
	// - Overlapped 함수가 성공했는지 확인 후
	// -> 성공했으면 결과 얻어서 처리
	// -> 실패했으면 사유를 확인

	// 1) 비동기 입출력 소켓
	// 2) WSABUF 배열의 시작 주소 + 개수 // Scatter-Gather
	// 3) 보내고/받은 바이트 수
	// 4) 상세 옵션인데 0
	// 5) WSAOVERLAPPED 구조체 주소값
	// 6) 입출력이 완료되면 OS가 호출할 콜백 함수
	// WSASend
	// WSARecv
	
	// Overlapped 모델 (이벤트 기반)
	// - 비동기 입출력 지원하는 소켓 생성 + 통지 받기 위한 이벤트 객체 생성
	// - 비동기 입출력 함수 호출 (1에서 만든 이벤트 객체를 같이 넘겨줌)
	// - 비동기 작업이 바로 완료되지 않으면, WSA_IO_PENDING 오류 코드
	// 운영체제는 이벤트 객체를 signaled 상태로 만들어서 완료 상태 알려줌
	// - WSAWaitForMultipleEvents 함수 호출해서 이벤트 객체의 signal 판별
	// - WSAGetOverlappedResult 호출해서 비동기 입출력 결과 확인 및 데이터 처리

	// 1) 비동기 소켓
	// 2) 넘겨준 overlapped 구조체
	// 3) 전송된 바이트 수
	// 4) 비동기 입출력 작업이 끝날때까지 대기할지?
	// false
	// 5) 비동기 입출력 작업 관련 부가 정보. 거의 사용 안 함.
	// WSAGetOverlappedResult

	while (true)
	{
		SOCKADDR_IN clientAddr;
		int32 addrLen = sizeof(clientAddr);

		SOCKET clientSocket;
		while (true)
		{
			clientSocket = ::accept(listenSocket, (SOCKADDR*)&clientAddr, &addrLen);
			if (clientSocket != INVALID_SOCKET)
				break;

			if (::WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
				continue;

			// 문제 있는 상황
			return 0;
		}

		Session session = Session{ clientSocket };
		WSAEVENT wsaEvent = ::WSACreateEvent();
		session.overlapped.hEvent = wsaEvent;

		cout << "Client Connected !" << endl;

		while (true)
		{
			WSABUF wsaBuf;
			wsaBuf.buf = session.recvBuffer;
			wsaBuf.len = BUFSIZE;

			DWORD recvLen = 0;
			DWORD flags = 0;
			// WSARecv를 통해 받고 문제가 없다면(!= SOCKET_ERROR)
			// sendLen를 통해 얼마나 보냈는지 flag가 뭔지 알려줌
			// WSARecv를 통해 받고 문제가 있다면(== SOCKET_ERROR)
			// ::WSAGetOverlappedResult를 통해 결과를 알려줌
			if (::WSARecv(clientSocket, &wsaBuf, 1, &recvLen, &flags, &session.overlapped, nullptr) == SOCKET_ERROR)
			{
				if (::WSAGetLastError() == WSA_IO_PENDING)
				{
					// Pending
					::WSAWaitForMultipleEvents(1, &wsaEvent, TRUE, WSA_INFINITE, FALSE);
					::WSAGetOverlappedResult(session.socket, &session.overlapped, &recvLen, FALSE, &flags);
				}
				else
				{
					// TODO : 문제 있는 상황
					break;
				}
			}

			cout << "Data Recv Len = " << recvLen << endl;
		}

		::closesocket(session.socket);
		::WSACloseEvent(wsaEvent);
	}
	
	// 윈속 종료
	::WSACleanup();
}

클라이언트

#include "pch.h"
#include <iostream>

#include <winsock2.h>
#include <mswsock.h>
#include <ws2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

void HandleError(const char* cause)
{
	int32 errCode = ::WSAGetLastError();
	cout << cause << " ErrorCode : " << errCode << endl;
}

int main()
{
	WSAData wsaData;
	if (::WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
		return 0;

	SOCKET clientSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (clientSocket == INVALID_SOCKET)
		return 0;

	u_long on = 1;
	if (::ioctlsocket(clientSocket, FIONBIO, &on) == INVALID_SOCKET)
		return 0;

	SOCKADDR_IN serverAddr;
	::memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));
	serverAddr.sin_family = AF_INET;
	::inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serverAddr.sin_addr);
	serverAddr.sin_port = ::htons(7777);

	// Connect
	while (true)
	{
		if (::connect(clientSocket, (SOCKADDR*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR)
		{
			// 원래 블록했어야 했는데... 너가 논블로킹으로 하라며?
			if (::WSAGetLastError() == WSAEWOULDBLOCK)
				continue;
			// 이미 연결된 상태라면 break
			if (::WSAGetLastError() == WSAEISCONN)
				break;
			// Error
			break;
		}
	}

	cout << "Connected to Server!" << endl;

	char sendBuffer[100] = "Hello World";
	WSAEVENT wsaEvent = ::WSACreateEvent();
	WSAOVERLAPPED overlapped = {};
	overlapped.hEvent = wsaEvent;

	// Send
	while (true)
	{
		WSABUF wsaBuf;
		wsaBuf.buf = sendBuffer;
		wsaBuf.len = 100;

		DWORD sendLen = 0;
		DWORD flags = 0;
		// WSASend를 통해 보내고 문제가 없다면(!= SOCKET_ERROR)
			// sendLen를 통해 얼마나 보냈는지 flag가 뭔지 알려줌
		// WSASend를 통해 보내고 문제가 있다면(== SOCKET_ERROR)
			// ::WSAGetOverlappedResult를 통해 결과를 알려줌
		if (::WSASend(clientSocket, &wsaBuf, 1, &sendLen, flags, &overlapped, nullptr) == SOCKET_ERROR)
		{
			if (::WSAGetLastError() == WSA_IO_PENDING)
			{
				// Pending
				::WSAWaitForMultipleEvents(1, &wsaEvent, TRUE, WSA_INFINITE, FALSE);
				::WSAGetOverlappedResult(clientSocket, &overlapped, &sendLen, FALSE, &flags);
			}
			else
			{
				// 진짜 문제 있는 상황
				break;
			}
		}

		cout << "Send Data ! Len = " << sizeof(sendBuffer) << endl;

		this_thread::sleep_for(1s);
	}

	// 소켓 리소스 반환
	::closesocket(clientSocket);

	// 윈속 종료
	::WSACleanup();
}