Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows

• Название: Системное программирование в среде Windows
• Автор: Джонсон Харт
• Издательство: Издательский дом "Вильямс"
• Жанр: Программирование
• Год: 2005
• ISBN: 5-8459-0879-5

Эта книга посвящена вопросам разработки приложений с использованием интерфейса прикладного программирования операционных систем компании Microsoft (Windows 9х, Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003). Основное внимание уделяется базовым системным службам, включая управление файловой системой, процессами и потоками, взаимодействие между процессами, сетевое программирование и синхронизацию. Рассматривается методика переноса приложений, написанных в среде Win32, в среду Win64. Подробно описываются все аспекты системы безопасности Windows и ее практического применения. Изобилие реальных примеров, доступных также и на Web-сайте книги, существенно упрощает усвоение материала.

Книга ориентирована на разработчиков и программистов, как высокой квалификации, так и начинающих, а также будет полезна для студентов соответствующих специальностей.

---

BOOL DisplayJobs(void)

/* Просмотреть файл базы данных, сообщить статус задачи. */

{

 HANDLE hJobData, hProcess;

 JM_JOB JobRecord;

 DWORD JobNumber = 0, nXfer, ExitCode, FsLow, FsHigh;

 TCHAR JobMgtFileName[MAX_PATH];

 OVERLAPPED RegionStart;

 GetJobMgtFileName(JobMgtFileName);

 hJobData = CreateFile(JobMgtFileName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

 RegionStart.Offset = 0;

 RegionStart.OffsetHigh = 0;

 RegionStart.hEvent = (HANDLE)0;

 FsLow = GetFileSize(hJobData, &FsHigh);

 LockFileEx(hJobData, LOCKFILE_EXCLUSIVE_LOCK, 0, FsLow, FsHigh, &RegionStart);

 __try {

  while(ReadFile(hJobData, &JobRecord, SJM_JOB, &nXfer, NULL) && (nXfer > 0)) {

   JobNumber++;

   if (JobRecord.ProcessId == 0) continue; 

   hProcess = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, FALSE, JobRecord.ProcessId);

   if (hProcess != NULL) GetExitCodeProcess(hProcess, &ExitCode);

   _tprintf(_T(" [%d] "), JobNumber);

   if (hProcess == NULL) _tprintf(_T(" Готово"));

   else if (ExitCode != STILL_ACTIVE) _tprintf(_T("+ Готово"));

   else _tprintf(_T(" "));

   _tprintf(_T(" %s\n"), JobRecord.CommandLine);

   /* Удалить процессы, которые в системе уже не присутствуют. */

   if (hProcess == NULL) {

    /* Зарезервировать одну запись. */

    SetFilePointer(hJobData, –(LONG)nXfer, NULL, FILE_CURRENT);

    JobRecord.ProcessId = 0;

    WriteFile(hJobData, &JobRecord, SJM_JOB, &nXfer, NULL);

   }

  } /* Конец цикла while. */

 } /* Конец __try-блока. */

 __finally {

  UnlockFileEx(hJobData, 0, FsLow, FsHigh, &RegionStart);

  CloseHandle(hJobData);

 }

 return TRUE;

}

Поиск задачи в файле списка задач

Программа 6.6 представляет последнюю функцию управления задачами, FindProcessID, которая получает идентификатор процесса, соответствующего задаче с указанным номером. В свою очередь, идентификатор процесса может использоваться вызывающей программой для получения дескриптора и другой информации о состоянии процесса.

Программа 6.6. JobMgt: получение идентификатора процесса по номеру задачи 

DWORD FindProcessId(DWORD JobNumber)

/* Получить ID процесса для задачи с указанным номером. */

{

 HANDLE hJobData;

 JM_JOB JobRecord;

 DWORD nXfer;

 TCHAR JobMgtFileName[MAX_PATH];

 OVERLAPPED RegionStart;

 /* Открыть файл управления задачами. */

 GetJobMgtFileName(JobMgtFileName);

 hJobData = CreateFile(JobMgtFileName, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

 if (hJobData == INVALID_HANDLE_VALUE) return 0;

 /* Перейти к позиции записи, соответствующей указанному номеру задачи.

  * В полной версии программы обеспечивается принадлежность номера задачи (JobNumber) допустимому диапазону значений. */

 SetFilePointer(hJobData, SJM_JOB * (JobNumber – 1), NULL, FILE_BEGIN);

 /* Блокировка и чтение записи. */

 RegionStart.Offset = SJM_JOB * (JobNumber – 1);

 RegionStart.OffsetHigh =0; /* Предполагаем, что файл "короткий". */

 RegionStart.hEvent = (HANDLE)0;

 LockFileEx(hJobData, 0, 0, SJM_JOB,0, &RegionStart);

 ReadFile(hJobData, &JobRecord, SJM_JOB, &nXfer, NULL);

 UnlockFileEx(hJobData, 0, SJM_JOB, 0, &RegionStart);

 CloseHandle(hJobData);

 return JobRecord.ProcessId;

} 

Объекты задач

Процессы можно объединять в объекты задач (job objects), что позволяет управлять процессами как группой, устанавливать лимиты ресурсов для всех процессов, входящих в объект задачи, и вести учетную информацию. Объекты задач были впервые введены в Windows 2000 и теперь поддерживаются во всех системах NT5.

Первым шагом является создание пустого объекта задачи с помощью функции CreateObject, которая принимает два аргумента, имя и атрибуты защиты, и возвращает дескриптор объекта задачи. Существует также функция OpenJobObject, которую можно применять к именованным объектам задач. Для уничтожения объектов используется функция CloseHandle.

Функция AssignProcessToJobObject просто добавляет процесс с указанным дескриптором в объект задачи; она принимает только два параметра. Процесс может принадлежать только одной задаче, поэтому в тех случаях, когда процесс, связанный с указанным дескриптором, уже является элементом какого-либо задания, функция AssignProcessToJobObject завершается с ошибкой. Добавляемый в задачу процесс наследует значения всех ограничений, связанных с задачей, и добавляет в задачу свою учетную информацию, например использованное процессорное время.

По умолчанию новый дочерний процесс, созданный функцией CreateProcess, также принадлежит задаче, если только в аргументе dwCreationFlags при вызове функции CreateProcess не был задан флаг CREATE_BREAKWAY_FROM_JOB. В предусмотренном по умолчанию случае попытки назначения дочернего процесса задаче при помощи функции AssignProcessToJobObject приводят к ее сбойному завершению. 

Наконец, для установления управляющих лимитов процессов, входящих в задачу, используется функция SetInformationJobObject. 

BOOL SetInformationJobObject(HANDLE hJob, JOBOBJECTINFOCLASS JobObjectInformationClass, LPVOID lpJobObjectInformation, DWORD cbJobObjectInformationLength)

• hJob — дескриптор существующего объекта задачи.

• JobObjectInformationClass — указывает информационный класс устанавливаемых ограничений. Всего существует пять возможных значений; одним из них является значение JobObjectBasicLimitInformation, используемое для указания такой информации, как ограничения общего времени и времени, приходящегося на один процесс, ограничения размеров рабочего набора (working set)[26], ограничения на количество активных процессов, приоритет и родство процессоров (в SMP-системах родственными называются процессоры, которые могут использоваться потоками в процессах задач).

• lpJobObjectInformation — указывает на фактическую информацию, необходимую для предыдущего параметра. Для каждого информационного класса существует своя структура.

• JOBOBJECT_BASIC_ACCOUNTING_INFORMATION — позволяет получить суммарные временные характеристики (пользовательское, системное и истекшее время) процессов, входящих в задачу.

• Значением последнего параметра является размер предыдущей структуры.

Функция QueryJobInformationObject позволяет получить значения текущих ограничений. Другие информационные классы устанавливают ограничения в отношении пользовательского интерфейса, портов завершения ввода/вывода (см. главу 14), атрибутов защиты, а также завершения задачи.

Резюме

Windows предоставляет простой механизм управления процессами и синхронизацией их выполнения. Приведенные примеры продемонстрировали способы управления параллельным выполнением нескольких процессов, а также получения информации о временных характеристиках каждого процесса. Отношения "предок-потомок" между процессами в Windows не поддерживаются, так что в необходимых случаях управление этой информацией возлагается на программиста.

В следующих главах

В следующей главе описываются потоки, являющиеся независимыми единицами выполнения внутри процесса. В некоторых отношениях управление потоками аналогично управлению процессами; все, что связано с кодами завершения, прекращением выполнения и ожиданием завершения, применимо и к потокам. Чтобы продемонстрировать эту аналогию, самый первый из рассматриваемых в главе 7 примеров является переделанным вариантом программы grepMP (программа 6.1), который приспособлен для работы с потоками.

Глава 8 ознакомит вас с методами синхронизации, которые могут быть использованы для координации выполнения потоков, принадлежащих одному и тому же или различным процессам.

Упражнения

6.1. Расширьте возможности программы 6.1 (grepMP) таким образом, чтобы она принимала также параметры командной строки, а не только текстовый шаблон.

6.2. Вместо того чтобы передавать дочернему процессу имя временного файла, как это делается в программе 6.1, преобразуйте наследуемый дескриптор файла к типу DWORD (для типа HANDLE требуется 4 байта), а затем в строку символов. Передайте эту строку дочернему процессу в командной строке. В свою очередь, дочерний процесс должен осуществить обратное преобразование строки символов в значение дескриптора файла, который будет использован для вывода. Эту методику иллюстрируют программы catHA.с и grepHA.с, доступные на Web-сайте книги.

6.3. Программа 6.1 ожидает завершения всех процессов и лишь после этого выводит результаты. При этом возможность определения того, в каком именно порядке завершились процессы внутри программы, отсутствует. Модифицируйте программу таким образом, чтобы она определяла очередность завершения процессов. Подсказка. Измените вызов функции WaitForMultipleObjects таким образом, чтобы возврат из нее осуществлялся после завершения каждого отдельного процесса. Другой возможностью является сортировка времени завершения процессов.

6.4. В программе 6.1 временные файлы должны удаляться явным образом. Возможно ли использование флага FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE при создании временных файлов таким образом, чтобы избавиться от необходимости удаления указанных файлов?