53501_3_MartynovSA_lab2

51DWORD SendBytes ;

52DWORD Flags ;

53DWORD ThreadID ;

54WSADATA wsaData ;

61closelog () ;

62exit (1) ;

63}

64writelog ( _T (" Windows Socket environment ready "));

71closelog () ;

72exit (2) ;

73}

74writelog ( _T (" Io Completion Port created "));

75

76// Получаем информацию о системы:

77GetSystemInfo (& SysInfo );

78// создаe¨м два потока на процессор :.

85closelog () ;

86exit (3) ;

87}

88CloseHandle ( Thread );

89}

90

51

96closelog () ;

97exit (4) ;

98}

99

100server . sin_family = AF_INET ;

101server . sin_addr . s_addr = htonl ( INADDR_ANY );

102server . sin_port = htons ( nServerPort );

103

104if ( bind ( Socket , ( PSOCKADDR )& server , sizeof ( server )) == SOCKET_ERROR ){

105double errorcode = WSAGetLastError () ;

106writelog ( _T (" bind () failed , GLE =% d") , errorcode );

107_tprintf ( _T (" bind () failed , GLE =% d") , errorcode );

108closelog () ;

109exit (5) ;

110}

111

112if ( listen ( Socket , 5) == SOCKET_ERROR ){

113double errorcode = WSAGetLastError () ;

114writelog ( _T (" listen () failed , GLE =% d") , errorcode );

115_tprintf ( _T (" listen () failed , GLE =% d") , errorcode );

116closelog () ;

117exit (6) ;

118}

119writelog ( _T (" Ready for connection "));

120_tprintf ( _T (" Ready for connection \n"));

121

122// принимаем соединения и переда¨eм их порту завершения:

123while ( TRUE ){

124// принимаем соединение:

125 if (( Accept = WSAAccept ( Socket , ( PSOCKADDR )& client , NULL , NULL , 0) ) ==

SOCKET_ERROR ){

126double errorcode = WSAGetLastError () ;

127writelog ( _T (" WSAAccept () failed , GLE =% d") , errorcode );

128_tprintf ( _T (" WSAAccept () failed , GLE =% d") , errorcode );

129continue ;

130}

131

132 // Выделяем память под структуру , которая будет хранить информацию о сок

ете:

52

134double errorcode = WSAGetLastError () ;

135writelog ( _T (" GlobalAlloc () failed with error %d") , errorcode );

136_tprintf ( _T (" GlobalAlloc () failed with error %d") , errorcode );

137closelog () ;

138exit (7) ;

139}

140writelog ( _T (" Socket %d connected \n") , Accept );

141_tprintf ( _T (" Socket %d connected \n") , Accept );

142

143 PerHandleData -> Socket = Accept ; // сохраняем описатель сокета

144

145// привязываем сокет к порту завершения:

146if ( CreateIoCompletionPort (( HANDLE ) Accept , CompletionPort , ( DWORD )

PerHandleData , 0) == NULL ){

147double errorcode = WSAGetLastError () ;

148writelog ( _T (" CreateIoCompletionPort () failed with error %d") ,

150closelog () ;

151exit (8) ;

152}

156double errorcode = WSAGetLastError () ;

157writelog ( _T (" GlobalAlloc () failed with error %d") , errorcode );

158_tprintf ( _T (" GlobalAlloc () failed with error %d") , errorcode );

159closelog () ;

160exit (9) ;

161}

162

164

165// зада¨eм изначальные данные для операции ввода вывода:

166PerIoData -> BytesSend = 0;

167PerIoData -> BytesRecv = 0;

168PerIoData -> DataBuf . len = ( wcslen ( EMPTY_MSG ) + 1) * sizeof ( _TCHAR );

169PerIoData -> DataBuf . buf = ( char *) EMPTY_MSG ;

170PerIoData -> client = client ;

171PerIoData -> TotalBytes = 0;

172

53

173 Flags = 0;

174

175// отправляем welcome message

176// остальные операции будут выполняться в рабочем потоке

177 if ( WSASend ( Accept , &( PerIoData -> DataBuf ) , 1, & SendBytes , 0, &( PerIoData

-> Overlapped ) , NULL ) == SOCKET_ERROR ){

178if ( WSAGetLastError () != ERROR_IO_PENDING ){

179double errorcode = WSAGetLastError () ;

180writelog ( _T (" WSASend () failed with error %d") , errorcode );

181_tprintf ( _T (" WSASend () failed with error %d\n") , errorcode );

182closelog () ;

183exit (10) ;

184}

185}

186}

187closelog () ;

188exit (0) ;

189}

190

191DWORD WINAPI ClientThread ( LPVOID CompletionPortID ) {

192HANDLE CompletionPort = ( HANDLE ) CompletionPortID ;

193DWORD BytesTransferred ;

194LPPER_HANDLE_DATA PerHandleData ;

195LPPER_IO_OPERATION_DATA PerIoData ;

196

197DWORD SendBytes , RecvBytes ;

198DWORD Flags ;

199

200while ( TRUE ){

201// ожидание завершения ввода -вывода на любом из сокетов

202// которые связанны с портом завершения:

203if ( GetQueuedCompletionStatus ( CompletionPort , & BytesTransferred ,

204( LPDWORD )& PerHandleData , ( LPOVERLAPPED *) & PerIoData , INFINITE ) == 0) {

205double errorcode = GetLastError () ;

206writelog ( _T (" WSASend () failed with error %d") , errorcode );

207_tprintf ( _T (" WSASend () failed with error %d\n") , errorcode );

208return 0;

209}

54

215writelog ( _T (" Closing socket %d") , PerHandleData -> Socket );

216writelog ( _T (" Total bytes :% d\n") , PerIoData -> TotalBytes );

217_tprintf ( _T (" Closing socket %d\ nTotal bytes :% d\n") , PerHandleData ->

Socket , PerIoData -> TotalBytes );

218

219// закрываем сокет:

220if ( closesocket ( PerHandleData -> Socket ) == SOCKET_ERROR ){

221double errorcode = WSAGetLastError () ;

222writelog ( _T (" closesocket () failed with error %d") , errorcode );

223_tprintf ( _T (" closesocket () failed with error %d\n") , errorcode );

224return 0;

225}

226

227// очищаем память:

228GlobalFree ( PerHandleData );

229GlobalFree ( PerIoData );

230

231// ждe¨м следующую операцию

232continue ;

233}

238if ( PerIoData -> BytesRecv == 0) {

239PerIoData -> BytesRecv = BytesTransferred ;

240PerIoData -> BytesSend = 0;

241}

242else {

243PerIoData -> BytesSend += BytesTransferred ;

244}

245

246// мы должны отослать все принятые байты назад:

247if ( PerIoData -> BytesRecv > PerIoData -> BytesSend ){

55

258_tprintf ( _T (" RCV %s\n") , PerIoData -> Buffer );

259closesocket ( PerHandleData -> Socket );

260return TRUE ;

261}

262if ( WSASend ( PerHandleData -> Socket , &( PerIoData -> DataBuf ) , 1, &

269}

270}

271}

272else {

273PerIoData -> BytesRecv = 0;

274

275// ожидаем ещe¨ данные от пользователя:

276Flags = 0;

279PerIoData -> DataBuf . len = DATA_BUFSIZE ;

280PerIoData -> DataBuf . buf = PerIoData -> Buffer ;

281

282 if ( WSARecv ( PerHandleData -> Socket , &( PerIoData -> DataBuf ) , 1, & RecvBytes , & Flags ,

283&( PerIoData -> Overlapped ) , NULL ) == SOCKET_ERROR ){

284if ( WSAGetLastError () != ERROR_IO_PENDING ){

289}

290}

293}

294}

295}

56

Объект порт, по сути, представляет собой очередь событий ядра, из которой извлекаются и в которую добавляются сообщения об операциях ввода/вывода. Туда добавляются не все текущие операции, а только те, которые указаны порту. Делается это путем связывания дескриптора файла (сокета, именованного канала, мэйлслота и т.д.) с дескриптором порта. Когда над файлом инициируется асинхронная операция ввода/вывода, то после ее завершения соответствующая запись добавляется в порт.

Рис. 12: Схема работы с портом завершения

Для обработки результатов используется пул потоков, количество которых выбирается пользователем, и, как правило, коррелирует с количеством ядер центрального процессора. Когда поток присоединяют к пулу, он извлекает из очереди один результат операции и обрабатывает его. Если на момент присоединения очередь пуста, то поток засыпает до тех пор, пока не появится сообщение для обработки (см. рис. 12).

Порт создаётся командой[5]

HANDLE WINAPI CreateIoCompletionPort(

Параметрами являются:

∙FileHandle – дескриптор файла открывается для завершения асинхронной операции ввода-вывода (Если FileHandle установлен в INVALID_HANDLE_VALUE, функция CreateIoCompletionPort создает порт завершение ввода - вывода, не связывая его с файлом);

57

∙ExistingCompletionPort – дескриптор порта завершения ввода - вывода (Если этот параметр определяет существующий порт завершения I/O, функция связывает его с файлом, указанным параметром FileHandle);

∙CompletionKey – код завершения для каждого файла, который включается в каждый блок завершения ввода - вывода для указанного файла;

∙NumberOfConcurrentThreads – максимальное число потоков, которым операционная система дает возможность одновременно работать с блоками завершения ввода - вывода для порта завершения ввода - вывода.

Если функция завершается успешно, возвращаемое значение - дескриптор порта завершения ввода-вывода (I/O), который связан с указанным файлом.

Теперь рассмотрим функцию API, которая присоединяет вызывающий ее поток к пулу[6]:

BOOL WINAPI GetQueuedCompletionStatus(

_In_ HANDLE CompletionPort,

_Out_ LPDWORD lpNumberOfBytes, _Out_ PULONG_PTR lpCompletionKey, _Out_ LPOVERLAPPED *lpOverlapped, _In_ DWORD dwMilliseconds

);

Параметры:

∙CompletionPort – дескриптор ранее созданного порта завершения;

∙lpNumberOfBytes – указатель на переменную, которая получает число байтов, перемещенных в ходе операции ввода-вывода (I/O), которая завершилась;

∙lpCompletionKey – указатель на переменную, которая получает значение кода завершения, связанного с дескриптором файла, операция ввода-вывода (I/O) которого завершилась;

∙lpOverlapped – указатель на переменную-буфер;

∙dwMilliseconds –число миллисекунд, которое вызывающая программа будет ждать пакет завершения, чтобы появиться в порте завершения.

Если функция исключает из очереди пакет окончания работы в следствие успешной операции I/O порта завершения, возвращаемое значение – не нуль.

Теперь рассмотрим внутреннюю структура порта завершения. Фактически, он представляет собой следующую структуру:

58

typedef stuct _IO_COMPLETION { KQUEUE Queue; } IO_COMPLETION;

Это просто очередь событий ядра. Вот описание структуры KQUEUE:

typedef stuct _KQUEUE { DISPATCHER_HEADER Header;

LIST_ENTRY EnrtyListHead; //очередь пакетов

DWORD CurrentCount;

DWORD MaximumCount;

LIST_ENTRY ThreadListHead; //очередь ожидающих потоков } KQUEUE;

При создании порта функцией CreateIoCompletionPort вызывается внутренний сервис NtCreateIoCompletion. Затем происходит его инициализация с помощью функции KeInitializeQueue. Когда происходит связывание порта с объектом «файл», Win32-функция CreateIoCompletionPort вызывает NtSetInformationFile.

NtSetInformationFile(

HANDLE FileHandle,

PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock,

PVOID FileInformation,

ULONG Length,

FILE_INFORMATION_CLASS FileInformationClass);

Для этой функции FILE_INFORMATION_CLASS устанавливается как FileCompletionInformation, а в качестве параметра FileInformation передается указатель на структуру IO_COMPLETION_CON или FILE_COMPLETION_INFORMATION.

typedef struct _IO_COMPLETION_CONTEXT { PVOID Port;

PVOID Key; } IO_COMPLETION_CONTEXT;

typedef struct _FILE_COMPLETION_INFORMATION { HANDLE IoCompletionHandle;

ULONG CompletionKey; } FILE_COMPLETION_INFORMATION, *PFILE_COMPLETION_INFORMATION

После завершения асинхронной операции ввода/вывода для ассоциированного файла диспетчер ввода/вывода создает пакет запроса из структуры OVERLAPPED и ключа завершения и помещает его в очередь с помощью вызова KeInsertQueue. Когда поток вызывает функцию GetQueuedCompletionStatus, на самом деле вызывается функция NtRemoveIoCompletion. NtRemoveIoCompletion проверяет параметры и вызывает функцию

59

KeRemoveQueue, которая блокирует поток, если в очереди отсутствуют запросы, или поле CurrentCount структуры KQUEUE больше или равно MaximumCount. Если запросы есть, и число активных потоков меньше максимального, KeRemoveQueue удаляет вызвавший ее поток из очереди ожидающих потоков и увеличивает число активных потоков на 1. При занесении потока в очередь ожидающих потоков поле Queue структуры KTHREAD устанавливается равным адресу порта завершения. Когда запрос помещается в порт завершения функцией PostQueuedCompletionStatus, на самом деле вызывается функция NtSetIoCompletion, которая после проверки параметров и преобразования хендла порта в указатель, вызывает KeInsertQueue.

Листинги 21 и 22 содержат протокол работы программы. Стоит обратить внимание, что в отличии от предыдущего примера, когда клиент ожидал данные сразу после отправки, здесь клиент получает ответ асинхронно.

Листинг 21: Протокол работы серверного модуля программы работы с портом завершения

Листинг 22: Протокол работы клиентского модуля программы работы с портом завершения

60