I/O 완료 포트

I/O 완성 포트는 다중 프로세서 시스템에서 여러 비동기 I/O 요청을 처리하기 위한 효율적인 스레딩 모델을 제공합니다. 프로세스에서 I/O 완료 포트를 만들 때 시스템은 이러한 요청을 처리하는 것이 유일한 용도인 스레드에 연결된 큐 개체를 만듭니다. 많은 동시 비동기 I/O 요청을 처리하는 프로세스는 I/O 요청을 수신할 때 스레드를 만드는 것보다 미리 할당된 스레드 풀과 함께 I/O 완료 포트를 사용하여 더 빠르고 효율적으로 수행할 수 있습니다.

I/O 완료 포트 작동 방식

CreateIoCompletionPort 함수는 I/O 완성 포트를 만들고 하나 이상의 파일 핸들을 해당 포트와 연결합니다. 이러한 파일 핸들 중 하나에 대한 비동기 I/O 작업이 완료되면 I/O 완료 패킷이 연결된 I/O 완료 포트에 대한 FIFO(선착순) 순서로 큐에 대기됩니다. 이 메커니즘의 한 가지 강력한 용도는 여러 파일 핸들의 동기화 지점을 단일 개체로 결합하는 것이지만 다른 유용한 애플리케이션도 있습니다. 패킷은 FIFO 순서로 큐에 대기하는 동안 다른 순서로 큐에서 제거될 수 있습니다.

파일 핸들이 완료 포트와 연결된 경우 전달된 상태 블록은 완료 포트에서 패킷이 제거될 때까지 업데이트되지 않습니다. 유일한 예외는 원래 작업이 오류와 함께 동기적으로 반환되는 경우입니다. 스레드(주 스레드 또는 주 스레드 자체에서 만든 스레드)는 GetQueuedCompletionStatus 함수를 사용하여 비동기 I/O가 완료될 때까지 직접 기다리지 않고 완료 패킷이 I/O 완료 포트에 큐에 대기할 때까지 기다립니다. I/O 완료 포트에서 실행을 차단하는 스레드는 LIFO(Last-in-first-out) 순서로 해제되고, 다음 완료 패킷은 해당 스레드에 대한 I/O 완료 포트의 FIFO 큐에서 가져옵니다. 즉, 완료 패킷이 스레드에 릴리스되면 시스템은 해당 포트와 연결된 마지막(가장 최근) 스레드를 해제하고 가장 오래된 I/O 완료에 대한 완료 정보를 전달합니다.

지정된 I/O 완료 포트에 대해 GetQueuedCompletionStatus 호출할 수 있는 스레드 수는 있지만 지정된 스레드가 처음으로 GetQueuedCompletionStatus를 호출할 때는 세 가지 중 하나가 발생할 때까지 지정된 I/O 완료 포트와 연결됩니다. 스레드가 종료되고 다른 I/O 완료 포트를 지정합니다. 또는 I/O 완료 포트를 닫습니다. 즉, 단일 스레드는 최대 하나의 I/O 완료 포트와 연결될 수 있습니다.

완료 패킷이 I/O 완료 포트에 큐에 대기하는 경우 시스템은 먼저 해당 포트와 연결된 스레드 수를 확인합니다. 실행 중인 스레드 수가 동시성 값(다음 섹션에서 설명)보다 작으면 대기 중인 스레드(가장 최근 스레드) 중 하나가 완료 패킷을 처리할 수 있습니다. 실행 중인 스레드가 처리를 완료하면 일반적으로 GetQueuedCompletionStatus호출하며, 이때 다음 완료 패킷으로 반환되거나 큐가 비어 있는 경우 대기합니다.

스레드는 PostQueuedCompletionStatus 함수를 사용하여 I/O 완료 포트의 큐에 완료 패킷을 배치할 수 있습니다. 이렇게 하면 I/O 시스템에서 I/O 완료 패킷을 수신하는 것 외에도 완료 포트를 사용하여 프로세스의 다른 스레드로부터 통신을 수신할 수 있습니다. PostQueuedCompletionStatus 함수를 사용하면 애플리케이션이 비동기 I/O 작업을 시작하지 않고도 고유한 특수 용도 완료 패킷을 I/O 완료 포트에 큐에 대기할 수 있습니다. 예를 들어 작업자 스레드에 외부 이벤트를 알리는 데 유용합니다.

I/O 완성 포트 핸들 및 해당 특정 I/O 완료 포트와 연결된 모든 파일 핸들을 I/O 완료 포트 대한참조라고 합니다. I/O 완성 포트는 더 이상 참조가 없는 경우 해제됩니다. 따라서 I/O 완성 포트 및 관련 시스템 리소스를 해제하려면 이러한 핸들을 모두 올바르게 닫아야 합니다. 이러한 조건이 충족되면 애플리케이션은 CloseHandle 함수를 호출하여 I/O 완료 포트 핸들을 닫아야 합니다.

스레드 및 동시성

신중하게 고려해야 할 I/O 완성 포트의 가장 중요한 속성은 동시성 값입니다. 완성 포트의 동시성 값은 NumberOfConcurrentThreads 매개 변수를 통해 CreateIoCompletionPort 사용하여 만들 때 지정됩니다. 이 값은 완료 포트와 연결된 실행 가능한 스레드 수를 제한합니다. 완료 포트와 연결된 실행 가능한 스레드의 총 수가 동시성 값에 도달하면 시스템은 실행 가능한 스레드 수가 동시성 값 아래로 떨어질 때까지 해당 완료 포트와 연결된 후속 스레드의 실행을 차단합니다.

가장 효율적인 시나리오는 큐에서 대기 중인 완료 패킷이 있지만 포트가 동시성 제한에 도달했기 때문에 대기를 충족할 수 없는 경우에 발생합니다. GetQueuedCompletionStatus 함수 호출에서 대기 중인 하나 및 여러 스레드의 동시성 값이 어떻게 고려합니다. 이 경우 큐에 항상 완료 패킷이 대기 중인 경우 실행 중인 스레드가 GetQueuedCompletionStatus 호출할 때 앞에서 설명한 대로 스레드 큐가 LIFO이므로 실행을 차단하지 않습니다. 대신 이 스레드는 대기 중인 다음 완료 패킷을 즉시 선택합니다. 실행 중인 스레드가 계속해서 완료 패킷을 선택하고 다른 스레드를 실행할 수 없으므로 스레드 컨텍스트 전환이 발생하지 않습니다.

동시성 값에 대해 선택할 수 있는 가장 좋은 전체 최대값은 컴퓨터의 CPU 수입니다. 트랜잭션에 긴 계산이 필요한 경우 더 큰 동시성 값을 사용하면 더 많은 스레드를 실행할 수 있습니다. 각 완료 패킷을 완료하는 데 시간이 더 오래 걸릴 수 있지만 더 많은 완료 패킷이 동시에 처리됩니다. 프로파일링 도구와 함께 동시성 값을 실험하여 애플리케이션에 최상의 효과를 얻을 수 있습니다.

또한 시스템은 동일한 I/O 완료 포트와 연결된 다른 실행 중인 스레드가 SuspendThread 함수와 같은 다른 이유로 대기 상태로 전환되는 경우 GetQueuedCompletionStatus 대기 중인 스레드가 완료 패킷을 처리할 수 있도록 허용합니다. 대기 상태의 스레드가 다시 실행되기 시작하면 활성 스레드 수가 동시성 값을 초과하는 짧은 기간이 있을 수 있습니다. 그러나 시스템은 활성 스레드 수가 동시성 값 아래로 떨어질 때까지 새 활성 스레드를 허용하지 않음으로써 이 수를 빠르게 줄입니다. 이는 애플리케이션이 동시성 값보다 스레드 풀에 더 많은 스레드를 만들도록 하는 이유 중 하나입니다. 스레드 풀 관리는 이 항목의 범위를 벗어나지만 시스템에 프로세서가 있는 스레드 풀의 스레드 수를 최소 2배 이상 보유하는 것이 좋습니다. 스레드 풀링에 대한 자세한 내용은 스레드 풀참조하세요.

지원되는 I/O 함수

다음 함수를 사용하여 I/O 완료 포트를 사용하여 완료되는 I/O 작업을 시작할 수 있습니다. I/O 완료 포트 메커니즘을 사용하도록 설정하려면 OVERLAPPED 구조의 인스턴스와 I/O 완료 포트와 이전에 연결된 파일 핸들(CreateIoCompletionPort호출)을 전달해야 합니다.

• AcceptEx
• ConnectNamedPipe
• DeviceIoControl
• LockFileEx
• ReadDirectoryChangesW
• ReadFile
• TransactNamedPipe
• WaitCommEvent
• WriteFile
• WSASendMsg
• WSASendTo
• WSASend
• WSARecvFrom
• LPFN_WSARECVMSG(WSARecvMsg)
• WSARecv

관련 항목

프로세스 및 스레드 대한

BindIoCompletionCallback

CreateIoCompletionPort

GetQueuedCompletionStatus

GetQueuedCompletionStatusEx

PostQueuedCompletionStatus