基于IOCP的遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控系統(tǒng)

　　摘要：利用Windows提供的完成端口(IOCP)模型，實(shí)現(xiàn)C/S模式下遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控服務(wù)器同時(shí)對(duì)大量并發(fā)客戶進(jìn)行屏幕監(jiān)控的功能，可以根據(jù)需要決定是否開始遠(yuǎn)程控制。用IOCP對(duì)多線程進(jìn)行調(diào)度和管理，高效地利用系統(tǒng)資源。并且給出了整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。

　　關(guān)鍵字：IOCP;多線程;遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控

　　微軟在Windows NT 3.5中引入了IOCP(I/O Completion Port，I/O完成端口)，該模型被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之上，遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控服務(wù)器利用IOCP可以同時(shí)有效地對(duì)多個(gè)客戶端屏幕進(jìn)行監(jiān)控。

　　1 遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　在Windows系統(tǒng)中，對(duì)于大型的服務(wù)器應(yīng)用一般設(shè)計(jì)為C/S模式，通過在客戶端和服務(wù)器之間建立網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。對(duì)于服務(wù)器來說，在同一時(shí)間可能需要監(jiān)控多個(gè)客戶端屏幕，在遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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　　由被監(jiān)控的客戶端捕捉屏幕圖像，經(jīng)過壓縮之后實(shí)時(shí)地傳輸給服務(wù)器，服務(wù)器打開一個(gè)窗口，并將收到的客戶端屏幕圖像數(shù)據(jù)顯示在該窗口中，如需對(duì)客戶端進(jìn)行控制，則服務(wù)器端將該窗口中捕捉到的鼠標(biāo)鍵盤消息發(fā)送到客戶端，客戶端收到此消息后模擬出鼠標(biāo)鍵盤點(diǎn)擊事件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。采用IOCP機(jī)制，只需要為數(shù)不多的幾個(gè)線程就同時(shí)為多個(gè)客戶端提供服務(wù)，并且效率遠(yuǎn)高于其它網(wǎng)絡(luò)模型。

　　2 IOCP機(jī)制的基本原理

　　IOCP是性能最好的一種I/O模型。它是應(yīng)用程序使用線程池處理異步I/O請(qǐng)求的一種機(jī)制。在處理多個(gè)并發(fā)的異步I/O請(qǐng)求時(shí)，以往的模型都是在接收請(qǐng)求時(shí)創(chuàng)建一個(gè)線程來應(yīng)答請(qǐng)求。這樣就有很多的線程并行地運(yùn)行在系統(tǒng)中。而這些線程都是可運(yùn)行的，Windows內(nèi)核花費(fèi)大量的時(shí)間在進(jìn)行線程的上下文切換，并沒有多少時(shí)間花在線程運(yùn)行上。再加上創(chuàng)建新線程的開銷比較大，所以造成了效率的低下。

　　IOCP的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高效的服務(wù)器程序，它克服了一般并發(fā)模型的不足，其方法是在初始化完成端口的時(shí)候創(chuàng)建一定數(shù)量的服務(wù)線程。當(dāng)系統(tǒng)完成I/O操作之后，向服務(wù)器完成端口發(fā)送I/O completion packet，此時(shí)線程池中的線程在完成端口上排隊(duì)等待I/O操作的完成。如果在完成端口上沒有收到I/O completion packet，這些線程處于睡眠狀態(tài)。否則，這些線程按照后進(jìn)先出(LIFO)的方式被喚醒，并完成后續(xù)數(shù)據(jù)處理操作。

　　3 服務(wù)器設(shè)計(jì)

　　遠(yuǎn)程屏幕監(jiān)控服務(wù)器的核心功能是將接收到的客戶端的屏幕圖像顯示到一個(gè)服務(wù)器端窗口中，服務(wù)器通過此窗口對(duì)客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。為了提高系統(tǒng)可靠性，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用面向連接的TCP協(xié)議，利用TCP協(xié)議中的擁塞避免以及超時(shí)和差錯(cuò)重傳機(jī)制可以確保數(shù)據(jù)在傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

　　3.1 服務(wù)器監(jiān)聽套接字的實(shí)現(xiàn)

　　在服務(wù)器端建立IOCP模型時(shí)，首先需要建立一個(gè)監(jiān)聽套接字，對(duì)于監(jiān)聽套接字，并不將它與完成端口相關(guān)聯(lián)，而是調(diào)用WSAEventSelect為監(jiān)聽套接字注冊(cè)FD_ACCEPT網(wǎng)絡(luò)事件。該函數(shù)的聲明如下：

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　　之后創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽線程，在此線程中可以循環(huán)調(diào)用WSAWaitForMultipleEvents等待事件對(duì)象被觸發(fā)。在該函數(shù)正確返回之后，繼續(xù)調(diào)用WSAEnumNetworkEvents函數(shù)列舉出發(fā)生在套接字上的事件，如果是FD_ACCEPT事件，則接受該連接，并將新建的套接字與創(chuàng)建的完成端口相關(guān)聯(lián)，并在此套接字上調(diào)用WSARecv投遞接收數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。

　　3.2 IOCP模型的實(shí)現(xiàn)

　　要建立IOCP模型，需要在服務(wù)器啟動(dòng)監(jiān)聽線程時(shí)，首先創(chuàng)建一個(gè)完成端口對(duì)象，通過調(diào)用CreateIoCompletionPort來實(shí)現(xiàn)，之后調(diào)用GetSystemlnfo函數(shù)獲得CPU的數(shù)量，根據(jù)CPU的數(shù)量創(chuàng)建一定數(shù)量的服務(wù)線程在此端口上等待完成事件的通知，一般來說，服務(wù)線程的數(shù)量大約是CPU數(shù)量的2倍。