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.

---

Подключение клиентов именованных каналов

Как показано на рис. 11.2, для подключения клиента к именованному каналу применяется функция CreateFile, при вызове которой указывается имя именованного канала. Часто клиент и сервер выполняются на одном компьютере, и в этом случае для указания имени канала используется следующая форма:

\\.\pipe\[path]pipename

Если сервер находится на другом компьютере, для указания имени канала используется следующая форма:

\\servername\pipe\[path]pipename

Использование точки (.) вместо имени локального компьютера в случае, когда сервер является локальным, позволяет значительно сократить время подключения.

Функции состояния именованных каналов

Предусмотрены две функции, позволяющие получать информацию о состоянии каналов, и еще одна функция, позволяющая устанавливать данные состояния канала. Краткая характеристика этих функций приводится ниже, а одна из этих функций используется в программе 11.2.

• GetNamedPipeHandleState — возвращает для заданного открытого дескриптора информацию относительно того, работает ли канал в блокируемом или неблокируемом режиме, ориентирован ли он на работу с сообщениями или байтами, каково количество экземпляров канала и тому подобное.

• SetNamedPipeHandleState — позволяет программе устанавливать атрибуты состояния. Параметр режима (NpMode) передается не по значению, а по адресу, что может стать причиной недоразумений. Применение этой функции демонстрируется в программе 11.2.

• GetNamedPipeInfo — определяет, принадлежит ли дескриптор экземпляру клиента или сервера, размеры буферов и тому подобное.

Функции подключения именованных каналов

После создания именованного канала сервер может ожидать подключения клиента (осуществляемого с помощью функции CreateFile или функции CallNamedFile, описанной далее в этой главе), используя для этого функцию ConnectNamedPipe, которая является серверной функцией лишь в случае Windows NT: 

Bool ConnectNamedPipe(HANDLE hNamedPipe, LPOVERLAPPED lpOverlapped) 

Если параметр lpOverlapped установлен равным NULL, то функция ConnectNamedPipe осуществляет возврат сразу же после установления соединения с клиентом. В случае успешного выполнения функции возвращаемым значением является TRUE. Если же подключение клиента происходит в течение промежутка времени между вызовами сервером функций CreateNamedPipe и ConnectNamed-Pipe, то возвращаемым значением будет FALSE. В этом случае функция GetLastError вернет значение ERROR_PIPE_CONNECTED.

После возврата из функции ConnectNamedPipe сервер может выполнять чтение запросов с помощью функции ReadFile и запись ответов посредством функции WriteFile. Наконец, сервер должен вызвать функцию DisconnectNamedPipe, чтобы освободить дескриптор (экземпляра канала) для соединения с другим возможным клиентом.

Последняя функция, WaitNamedPipe, используется клиентами для синхронизации соединений с сервером. Функция осуществляет успешный возврат, когда на сервере имеется незавершенный вызов функции ConnectNamedPipe, указывающий на наличие доступного экземпляра именованного канала. Используя WaitNamedPipe, клиент имеет возможность убедиться в том, что сервер готов к образованию соединения, после чего может вызвать функцию CreateFile. Вместе с тем, вызов клиентом функции CreateFile может завершиться ошибкой, если в это же время другой клиент открывает экземпляр именованного канала или дескриптор экземпляра закрывается сервером. При этом неудачного завершения вызванной сервером функции ConnectNamedPipe не произойдет. Заметьте, что для функции WaitNamedPipe предусмотрен интервал ожидания, который, если он указан, отменяет значение интервала ожидания, заданного при вызове серверной функции CreateNamedPipe.

Подключение клиентов и серверов именованных каналов

Операции по подключению клиентов и серверов к именованным каналам выполняются в описанном ниже порядке. Сначала мы рассмотрим последовательность операций, выполняемых сервером, при помощи которых сервер создает соединение с клиентом, взаимодействует с клиентом до тех пор, пока тот не разорвет соединение (вынуждая функцию ReadFile вернуть значение FALSE), разрывает соединение на стороне сервера, а затем образует соединение с другим клиентом:

/* Последовательность операций при создании соединения с использованием именованного канала для сервера. */

hNp = CreateNamedPipe("\\\\.\\pipe\\my_pipe", …);

while (… /* Цикл продолжается вплоть до завершения работы сервера.*/) {

 ConnectNamedPipe(hNp, NULL);

 while (ReadFile(hNp, Request, …) {

  …

  WriteFile(hNp, Response, …);

 }

 DisconnectNamedPipe(hNp);

}

CloseHandle(hNp);

Перейдем к рассмотрению последовательности операций, выполняемых клиентом, в которой клиент прекращает выполнение после завершения работы, давая возможность подключиться к тому же экземпляру именованного канала другому клиенту. Как показано ниже, клиент может соединиться с сервером в сети, если ему известно сетевое имя сервера (ServerName):

/* Последовательность операций при создании соединения с использованием именованного канала для клиента. */

WaitNamedPipe("\\\\ServerName\\pipe\\my_pipe", NMPWAIT_WAIT_FOREVER);

hNp = CreateFile("\\\\ServerName\\pipe\\my_pipe", …);

while (…/*Цикл выполняется до тех пор, пока не прекратятся запросы.*/ {

 WriteFile(hNp, Request, …);

 …

 ReadFile(hNp, Response);

}

CloseHandle (hNp); /* Разорвать соединение с сервером. */

Обратите внимание, что клиент и сервер состязаются за ресурсы. Прежде всего, клиентский вызов функции WaitNamedPipe завершится ошибкой, если именованный канал к этому моменту еще не был создан сервером; для краткости тестирование успешности выполнения в нашем примере опущено, однако оно включено в примеры программ, доступные на Web-сайте. Далее, в редких случаях вызов CreateFile может быть выполнен еще до того, как сервер вызовет функцию ConnectNamedPipe. В этом случае функция ConnectNamedPipe вернет серверу значение FALSE, однако взаимодействия посредством именованного канала по-прежнему будет функционировать надлежащим образом. 

Экземпляр именованного канала является глобальным ресурсом, поэтому, когда клиент разрывает соединение с сервером, к нему может подключиться другой клиент.

Функции транзакций именованных каналов

На рис. 11.2 показана типичная конфигурация клиента, в которой клиент выполняет следующие операции:

• Открывает экземпляр канала, создавая долговременное соединение с сервером и занимая экземпляр канала.

• Периодически посылает запросы и ожидает получения ответов.

• Закрывает соединение.

Встречающуюся здесь последовательность вызовов функций WriteFile и ReadFile можно рассматривать как единую клиентскую транзакцию, и Windows предоставляет соответствующую функцию для каналов сообщений: 

BOOL TransactNamedPipe(HANDLE hNamedPipe, LPVOID lpWriteBuf, DWORD cbWriteBuf, LPVOID lpReadBuf, DWORD cbReadBuf, LPDWORD lpcbRead, LPOVERLAPPED lpOverlapped) 

Смысл всех параметров здесь должен быть ясен, поскольку данная функция сочетает в себе функции WriteFile и ReadFile, применяемые к дескриптору именованного канала. Указываются как выходной, так и входной буфер, а разыменованный указатель lpcbRead предоставляет размер сообщения. Перекрывающиеся операции (глава 14) возможны, однако в более типичных случаях функция ожидает ответа.

Функция TransactNamedPipe удобна в использовании, однако, как показывает рис. 11.2, она требует создания постоянного соединения, что ограничивает число возможных клиентов[32].

Ниже приводится прототип второй клиентской вспомогательной функции.  

BOOL CallNamedPipe(LPCTSTR lpPipeName, LPVOID lpWriteBuf, DWORD cbWriteBuf, LPVOID lpReadBuf, DWORD cbReadBuf, LPDWORD lpcbRead, DWORD dwTimeOut) 

Функция CallNamedPipe не требует образования постоянного соединения; вместо этого она создает временное соединение, объединяя в себе выполнение следующей последовательности операций:

CreateFile

WriteFile

ReadFile

CloseHandle

Преимуществом такого способа является лучшее использование канала за счет снижения накладных расходов системных ресурсов на один запрос.

Смысл параметров этой функции тот же, что и в случае функции TransactNamedPipe, если не считать того, что вместо дескриптора для указания канала используется его имя. Функция CallNamedPipe выполняется синхронном режиме (отсутствует структура OVERLAPPED). Указываемая при ее вызове длительность периода ожидания (dwTimeOut) (в миллисекундах) относится к соединению, а не транзакции. Параметр dwTimeOut имеет три специальных значения:

• NMPWAIT_NOWAIT

• NMPWAIT_WAIT_FOREVER

• NMPWAIT_USE_DEFAULT_WAIT, которое приводит к использованию интервала ожидания по умолчанию, заданного в вызове функции CreateNamedPipe.

Определение наличия сообщений в именованных каналах