Winsock2是否线程安全？

Question

我正在编写一个小型的3个服务器和1个客户端程序。其中2个服务器使用TCP发送消息，最后一个使用winsock2发送UDP数据包。

我想知道是否可以使用线程（OpenMP或boost :: threads）进行同时的recvfrom()，以便2个线程在同一时间监听来自同一端口的套接字。

我正在使用Windows7上的VC++ 2010。

感谢您的帮助。

- ezzakrem

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不，套接字不是线程安全的，您需要为每个线程使用一个套接字。但是，使用Windows消息循环，您可以通知一个线程来自另一个线程，反之亦然，线程本身可以具有消息循环。 - johnathan

“TCP消息”可以被分割；TCP是一种字节流协议。如果一个消息被一半线程接收，另一半被其他线程接收，你会如何处理？事实上这样的情况不可能发生，从而保护你免受更基本的设计错误的影响。在一个线程中接收和重新组装消息（这并不昂贵），然后将整个消息发送到其他线程进行进一步处理。 - MSalters

只是一个提醒，对于TCP来说，通常不会同时为同一套接字调用recv，但对于UDP来说，这是完全可以的。 - cmeerw

@ezzakrem - 在同一线程上进行两个阻塞调用是一种罕见的情况（想象一下，当该线程已经被卡在recv上时，如何可能从线程中正常发出recv请求），而MS文档表示结果将是未定义的行为，而不是在其他情况下返回WSAEINPROGRESS的明确定义行为。我真的很想知道它对你是如何工作的。 - nanda

@nanda 我尝试在两个线程中运行两个recvfrom()，但是它不起作用，因为每个任务都必须调用WSAStartup()。 - ezzakrem

Answer 1

是的，套接字是线程安全的，但您必须小心。一种常见模式（在使用阻塞IO时）是一个线程在套接字上接收数据，另一个线程在同一套接字上发送数据。对于UDP套接字，有多个线程从套接字接收数据通常是可以的，但对于TCP套接字大部分时间来说没有太多意义。在WSARecv文档中有一个警告：

不应该同时从不同的线程在同一套接字上调用WSARecv，因为它可能导致不可预测的缓冲区顺序。

但如果您正在使用UDP协议且该协议是无状态的，则通常不会有任何问题。

还要注意，WSAEINPROGRESS错误代码主要适用于Winsock 1.1：

WSAEINPROGRESS: 正在进行一个阻止的 Windows Sockets 1.1 调用，或者服务提供程序仍在处理回调函数。

WSAEINPROGRESS的描述进一步说明：

操作现在正在进行中。

当前正在执行一个阻塞操作。Windows Sockets只允许单个阻塞操作 - 每个任务或线程 - 处于未完成状态，如果进行任何其他函数调用（无论它是否引用该套接字或任何其他套接字），则该函数将失败并显示WSAEINPROGRESS错误。

请注意，这里谈论的是每个任务或线程的单个阻塞操作。

此外，在WSARecv文档中还有一个额外的警告：

在中断同一线程上正在进行的阻止Winsock调用的APC内发出另一个阻止的Winsock调用将导致未定义的行为，并且Winsock客户端绝不能尝试。

但除了这些警告之外，您应该没有问题。

更新：添加一些外部参考：

alt.winsock.programming: 套接字是否是线程安全的？和Winsock程序员常见问题解答：Winsock是否线程安全？

- cmeerw

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感谢您提供这些清晰的信息。因此，在两个线程中在同一个套接字上运行两个wsarecv是可能的，适用于UDP。因此，只有在线程内调用两个阻塞操作而不是整个进程时，才会收到WSAEINPROGRESS错误。这是一个好消息，因为我每个线程中都有一个recv()。 另一个问题，先生。如果我有两个UDP源，是否可以使用一个线程和一个套接字（假设我使用相同的端口）从这些源接收数据？ - ezzakrem

对于UDP，通常使用recvfrom获取数据和对等方的地址和端口号，以便可以将回复发送回请求来源的位置。由于没有连接，因此每个数据包来自同一发送者还是不同的发送者并不重要。 - cmeerw

Answer 2

Winsock在套接字上只允许一个阻塞IO调用。不同线程的多个阻塞调用将以“WSAEINPROGRESS”错误结束。http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms740668%28v=vs.85%29.aspx#WSAEINPROGRESS。

如果您想进行并发IO请求，可以尝试使用异步IO或重叠IO（在Windows术语中）。但我猜您更希望并发处理数据而不是并发读取数据。在这种情况下，您可以有一个线程发出IO请求，其他线程用于处理。

- nanda

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我非常怀疑 - 文档中指出：“每个任务或线程只能执行单个阻塞操作”。WSARecv的描述进一步说明：“在被同一线程上正在进行的阻塞Winsock调用被APC中断后发出另一个阻塞Winsock调用将导致未定义的行为，Winsock客户端绝不能尝试这样做。” - cmeerw

文档讨论了APC“异步过程调用”在发出阻塞调用的同一线程上运行的情况。由于APC会在线程恢复之前执行 - 用户模式APC有机会运行 - 如果它发出另一个阻塞套接字调用，则行为是未定义的。从代码角度来看，文档讨论的是在仍在执行recv或WSARecv的同一线程上运行的某些代码，这仅在向线程排队了未完成的APC时才可能发生。 - nanda

是的，关键在于多个阻塞调用只有在同一线程上才会成为问题。但是在使用多个线程时（每个线程一个阻塞调用），这不是问题。 - cmeerw