Межпроцессорное взаимодействие. Передача информации в MS Windows 2000-2003. Именованные каналы. Почтовые ящики. Функции WIN 32 API.

 

Виды межпроцессорного взаимодействия (IPC)

Предотвращение критических ситуаций

Синхронизация процессов

Передача информации от одного процесса другому

 

Взаимодействие между процессами (IPC)

1. DDE (Dynamic Data Exchange),

2. OLE,

3. atom (атомы)

4. pipes (анонимные каналы),

5. named pipes (именованные каналы)

6. почтовые ящики (mailslots)

7. RPC

8. сокеты

9. файлы, проецируемые в память (memory-mapped files)

10. разделяемая память (Shared Memory). Отличается от предыдущего способа только тем, что в качестве разделяемого файла используется часть файла подкачки.

 

Сообщения WM_COPYDATA	Лучший способ пересылки блока данных из одной программы в другую.
Анонимные каналы (Anonymous pipes)	Полезны для организации прямой связи между двумя процессами на одном ПК.
Именованные каналы (Named pipes)	Полезны для организации прямой связи между двумя процессами на одном ПК или в сети.
Почтовые ячейки (mailslots)	Полезны для организации связи одного процесса со многими на одном ПК или в сети.
Гнезда (sockets)	Полезны для организации пересылки данных в гетерогенных средах.
Вызов удаленных процедур RPC	Слишком сложен, чтобы использовать его для простых пересылок данных.
Разделяемая память	Непросто выделить вне DLL.
Файлы отображаемой памяти	Обеспечивают одновременный доступ к объектам файла отображения из нескольких процессов.

 

Атомы это очень простой и доступный путь IPC. Идея состоит в том, что процесс может поместить строку в таблицу атомов и эта строка будет видна другим процессам. Когда процесс помещает строку в таблицу атомов, он получает 32-х битное значение (атом), и это значение используется для доступа к строке. Система не различает регистр строки.

Набор атомов собирается в таблицу (atom table). Система обеспечивает несколько таблиц атомов для разных задач. По типу доступа их два типа:

Локальные (доступны только из приложения)

Глобальные (доступны из всех приложений)

 

Функции WIN 32 API для атомов

GlobalAddAtom

GlobalGetAtomName

GlobalFindAtom

GlobalDeleteAtom

 

Сообщение WM_COPYDATA

Отправитель:

COPYDATASTRUCT cds;

cds.cbData = (DWORD) nSize;

cds.lpData = (PVOID) pBuffer;

SendMessage (hWndTarget, WM_COPYDATA, (WPARAM) hWnd, (LPARAM) &cds);

Получатель:

PCOPYDATASTRUCT pcds = (PCOPYDATASTRUCT) lParam;

PBYTE pBuffer = (PBYTE) pcds -> lpData;

Сообщение WM_COPYDATA позволяет приложениям копировать данные между их адресными пространствами. При этом приложения не обязательно должны быть 32-разрядными — для 16-разрядных приложений поддерживается автоматическая трансляция указателей.

 

Перед отправкой сообщения WM_COPYDATA необходимо инициализировать структуру COPYDATASTRUCT с информацией о предстоящей пересылке данных, в том числе с указателем на блок данных. Затем с помощью функции SendMessage сообщение WM_COPYDATA пересылается в принимающую программу; при этом параметр wParam содержит дескриптор окна вашей программы, а lParam - адрес структуры COPYDATASTRUCT.

 

Когда сообщение поступает обработчику WM_COPYDATA принимающей программы, его средствами указатель может быть скопирован из структуры COPYDATASTRUCT и использован, как любой другой указатель.

 

В принимающем процессе размер блока данных, адрес которого содержит lpData, извлекается из элемента cbData. Значение, считываемое из элемента lpData принимающей программой, возможно, будет отличаться от значения, помещенного туда отправляющей программой. Этого следовало ожидать, поскольку перед передачей сообщения WM_COPYDATA операционная система Windows NT выделяет в адресном пространстве принимающего процесса блок памяти, копирует данные из отправляющего процесса и обновляет значение lpData. По всей вероятности, в адресных пространствах этих процессов адреса размещении блока не совпадут.

 

В структуре COPYDATASTRUCT имеется третье, необязательное поле, dwData, в котором можно передать 32-разрядное значение, определяемое в программе. Только не передавайте в этом поле указатель, потому что в принимающем процессе он не будет воспринят.

 

При использовании метода WM_COPYDATA необходимо помнить об одной детали: сообщения должны именно пересылаться, а не просто регистрироваться. Для того чтобы освободить память, выделенную в адресном пространстве принимающего процесса, операционная система должна быть информирована о моменте завершении пересылки. Кроме того, получатель сообщения WM_COPYDATA должен обращаться с блоком данных так, словно он предназначен только для чтения. Чтобы внести изменении в полученные данные, в принимающей программе необходимо подготовить их локальную копию. И наконец, не следует сохранять указатель, переданный в элементе lpData, дл применения его в дальнейшем.

 

NPFS (Named Pipe File System)

Named Pipe File System является виртуальной файловой системой, которая управляет каналами named pipes.

Каналы named pipes относятся к классу файловых объектов (API Win32).

RPC реализован как надстройка над NPFS;

Канал представляет собой виртуальное соединение, по которому передается информация от одного процесса к другому.

Канал может быть однонаправленным или двунаправленным (дуплексным).

 

Работа с именованными каналами

Серверный процесс создает канал на локальном компьютере с помощью функции программного интерфейса Win32 "CreateNamedPipe".

Серверный процесс активизирует канал при помощи функции "ConnectNamedPipe", после чего к каналу могут подключаться клиенты.

Далее производится подключение к каналу computer_namepipepipe_name посредством вызова функции "Create File".

 

Создание именованного канала

HANDLE CreateNamedPipe (

LPCTSTR lpName,
DWORD dwOpenMode,
DWORD dwPipeMode,
DWORD nMaxInstances,
DWORD nOutBufferSize,
DWORD nInBufferSize,
DWORD nDefaultTimeOut,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes

);

Параметры создания канала

lpName – имя именованного канала;

dwOpenMode – определяет направление передачи, возможные варианты - PIPE_ACCESS_DUPLEX, PIPE_ACCESS_INBOUND, PIPE_ACCESS_OUTBOUND ;

dwPipeMode – способ передачи информации (PIPE_TYPE_BYTE или PIPE_TYPE_MESSAGE

nMaxInstances – количество каналов с данным именем которые может открыть пользователь;

nOutBufferSize и nInBufferSize – размер буферов приема и отправки;

nDefaultTimeout – максимальное время ожидания при асинхронном вводе/выводе через канал;

lpSecurityAttributes – указатель на структуру SECURITY_ATTRIBUTES, которая задает уровень защиты создаваемого объекта.

Подключение к именованному каналу

BOOL ConnectNamedPipe (

HANDLE hNamedPipe,
LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

BOOL DisconnectNamedPipe (

HANDLE hNamedPipe

);

 

После того как канал создан, сервер подключается к нему с помощью функции ConnectNamedPipe () и начинает ожидать подключения клиента.

Необходимо отметить, что подключение сервера к каналу может осуществляться как синхронным, так и асинхронным способом. В первом случае ConnectNamePipe возвращает управление программе лишь после того, как клиент подключился к каналу, во втором же случае, возврат управления происходит сразу же, а уведомление программы о подключении осуществляется через структуру OVERLAPPED , указатель на которую передается вторым параметром в ConnectNamedPipe.

После завершения обмена необходимо отключиться от канала с помощью функции DisconnectNamedPipe.

Затем можно снова открыть канал и ожидать подключения следующего клиента, а по завершению работы с каналом необходимо закрыть его дескриптор функцией CloseHandle ().

Обмен данными по именованному каналу

BOOL ReadFile/WriteFile (

HANDLE hFile,
LPVOID lpBuffer,
DWORD nNumberOfBytesToRead,
LPDWORD lpNumberOfBytesRead,
LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

Работа с каналом и ее завершение

После установления виртуального соединение серверный процесс и клиентский процесс могут обмениваться информацией при помощи пар функций "ReadFile" и "WriteFile".

При помощи одного и того же канала сервер может одновременно обслуживать нескольких клиентов. Для этого серверный процесс может создать N-ное количество экземпляров канала, вызвав N-ное количество раз функцию "CreateNamedPipe" (при этом в каждом вызове должно быть указано одно и то же имя канала).

Клиентский процесс может отключиться от канала в любой момент с помощью функции "CloseHandle". Серверный процесс может отключить клиента в любой момент с помощью функции "DisconnectNamedPipe".

 

Почтовые ящики (MailSlots)

Mailslot является одним из механизмов, предназначенных для осуществления обмена данными между процессами (IPC). При этом процессы могут быть запущены как на одной ПЭВМ (локально), так и разных ПЭВМ, включённых в одну ЛВС (удалённо).

Приложение-сервер открывает почтовый ящик, а клиенты могут писать в него. Ящик сохраняет сообщения до тех пор, пока сервер их не прочтет. Разумеется, одно приложение может одновременно быть сервером и клиентом, обеспечивая двунаправленную связь. При этом приложения могут находиться даже на разных компьютерах в сети.

Mailslot представляет собой псевдофайл, хранящийся в памяти. Для доступа к данным, содержащимся в этом псевдофайле, используются стандартные файловые функции Win32.

Объект Mailslot является временным объектом. После того, как будет закрыт последний дескриптор, ссылающийся на объект Mailslot, сам объект с данными будет уничтожен.

Обмен данными посредством Mailslot осуществляется в большинстве случаев между двумя процессами – клиентом и сервером.

При создании объекта Mailslot сервером, имя объекта должно иметь следующий формат: .mailslot[path]name Имя объекта Mailslot должно содержать две наклонные черты влево, точку, ещё одну наклонную черту влево, слово «mailslot» и последнюю наклонную черту. После последней наклонной черты указывается собственно имя создаваемого объекта. Имя может также содержать путь. Примеры имени создаваемого объекта Mailslot:

1. .mailslotTest.msl

2. .mailslotSampleDirSample

Форматы имени клиента

Для того чтобы записать сообщение в Mailslot, клиент обращается к нему по имени. При этом если клиент и сервер запушены на одной ПЭВМ, то формат имени, используемый клиентом, может совпадать с форматом имени сервера. Однако чаще необходимо записывать сообщения в удалённый Mailslot, для чего необходимо использовать следующий формат имени объекта Mailslot: ComputerNamemailslotTest.msl Здесь ComputerName – сетевое имя ПЭВМ, на которой расположен сервер Mailslot.

Для того чтобы клиент мог поместить сообщение в каждый Mailslot с данным именем, созданный в пределах домена, формат имени объекта Mailslot для клиента должен быть следующим: DomainNamemailslotTest.msl Здесь DomainName – имя домена, включающие в себя те ПЭВМ, на которых запущены серверы Mailslot. Для того чтобы клиент мог поместить сообщение в каждый Mailslot с данным именем в первичном системном домене, имя объекта Mailslot должно иметь следующую форму: *mailslotTest.msl

 

Клиенты, сервера и имена

MailSlot cервер – является процессом, который создает и, обладает MailSlot. Когда сервер создает MailSlot, он получает указатель. Этот указатель должен использоваться, когда процесс читает сообщения от MailSlot. Только процесс, который создает MailSlot или получил указатель некоторым другим механизмом может прочитать данные из MailSlot. Все MailSlot локальные на процессе, который создает их; процесс не может создать дистанционный MailSlot.

MailSlot клиент – является процессом, который пишет сообщение в MailSlot. Любой процесс, который имеет имя MailSlot может записать в него информацию.

 

 

Создание почтового ящика на сервере

HANDLE CreateMailslot (

// имя ящика

LPCTSTR lpName,

// максимальный размер сообщения

DWORD nMaxMessageSize,

// интервал-тайм аута чтения

DWORD lReadTimeout,

// информация о безопасности

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes

);

Формат имения ящика

Для открытия ящика, созданного на другом компьютере в сети, необходимо указать имя в формате

ИмяКомпьютераmailslot[Путь] ИмяЯщика

Можно открыть доменный ящик для передачи информации сразу всем компьютерам указанного домена. Для этого формируется имя

ИмяДоменаmailslot[Путь]ИмяЯщика

Для передачи сообщения всем компьютерам первичного домена имя ящика задается в форме

*mailslot[Путь] ИмяЯщика

 

Создание клиента почтового ящика

HANDLE hSlot = CreateFile(("\computernamemailslotmessngr", GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ, NULL,
OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

if (hSlot != INVALID_HANDLE_VALUE)

{
char buf = "FromToMessage";
uint cb = sizeof(buf);
WriteFile(hSlot, buf, cb, &cb, NULL);

…

}