17

Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский государственный технический университет

имени А.Н. Туполева

________________________________________________________

Межкафедральный филиал факультета № 4 в ОАО ICL-КПО ВС

Р.Ф. Миннибаев

Методическое руководство к

лабораторной работе

“ Межпроцессное взаимодействие через общие разделы и проекции файлов”

по дисциплине “Системное программирование”

Казань 2004

СОДЕРЖАНИЕ

1. Проецируемые в память файлы 3

2. Проецирование в память EXE- и DLL-файлов 3

2.1. Статические данные разделяются несколькими экземплярами EXE или DLL 4

2.2. Использование общего раздела в приложениях для межпроцессного взаимодействия 6

3. Использование проецируемых в память файлов 10

3.1. Создание/открытие объекта ядра «файл» 10

3.2. Создание объекта ядра – «проекция файла» 11

3.3. Проецирование файловых данных на адресное пространство процесса 12

3.4. Отключение файла данных от адресного пространства процесса 14

3.5. Закрытие объектов «проекция файла» и «файл» 15

4. Файлы, проецируемые на физическую память из страничного файла 16

5. Порядок выполнения работы 16

6. Контрольные вопросы 17

1. Проецируемые в память файлы

Операции с файлами — это то, что рано или поздно приходится делать практически во всех программах, и всегда это вызывает массу проблем. Должно ли приложение просто открыть файл, считать и закрыть его, или открыть, считать фрагмент в буфер и перезаписать его в другую часть файла? В Windows многие из этих проблем решаются с помощью проецируемых в память файлов (memory-mapped files).

Как и виртуальная память, проецируемые файлы позволяют резервировать регион адресного пространства и передавать ему физическую память. Различие между этими механизмами состоит в том, что в последнем случае физическая память не выделяется из страничного файла, а берется из файла, уже находящегося на диске. Как только файл спроецирован в память, к нему можно обращаться так, будто он целиком в нее загружен.

Проецируемые файлы применяются для:

• загрузки и выполнения EXE- и DLL-файлов. Это позволяет существенно экономить как на размере страничного файла, так и на времени, необходимом для подготовки приложения к выполнению,

• доступа к файлу данных, размещенному на диске. Это позволяет обойтись без операций файлового ввода-вывода и буферизации его содержимого,

• разделения данных между несколькими процессами, выполняемыми па одной машине (В Windows есть и другие методы для совместного доступа разных процессов к одним данным — но все они так или иначе реализованы на основе проецируемых в память файлов.)

2. Проецирование в память exe- и dll-файлов

При вызове из потока функции CreateProcess система действует так:

1. Отыскивает ЕХЕ-файл, указанный при вызове CreateProcess. Если файл не найден, новый процесс не создастся, а функция возвращает FALSE.

2. Создает новый объект ядра «процесс».

3. Создает адресное пространство нового процесса.

4. Резервирует регион адресного пространства — такой, чтобы в него поместился данный ЕХЕ-файл.

5. Отмечает, что физическая память, связанная с зарезервированным регионом, — ЕХЕ-файл на диске, а не страничный файл.

Спроецировав ЕХЕ-файл на адресное пространство процесса, система обращается к разделу ЕХЕ-файла со списком DLL, содержащих необходимые программе функции. После этого система, вызывая LoadLibrary, поочередно загружает указанные (а при необходимости и дополнительные) DLL-модули. Всякий раз, когда для загрузки DLL вызывается LoadLibrary, система выполняет действия, аналогичные описанным выше в пп. 4 и 5:

1. Резервирует регион адресного пространства - такой, чтобы в него мог поместиться заданный DLL-файл. Желательное расположение этого региона указывается внутри самого DLL-файла. По умолчанию Microsoft Visual C++ присваивает DLL-модулям базовый адрес 0x10000000 (в 64-разрядной DLL под управлением 64-разрядной Windows 2000 этот адрес может быть другим).

2. Если зарезервировать регион по желательному для DLL базовому адресу не удается (из-за того, что он слишком мал либо занят каким-то еще EXE- или DLL файлом), система пытается найти другой регион.

3. Отмечает, что физическая память, связанная с зарезервированным регионом, — DLL-файл на диске, а не страничный файл. Если Windows 2000 пришлось выполнять модификацию адресов из-за того, что DLL не удалось загрузить по желательному базовому адресу, она запоминает, что часть физической памяти для DLL связана со страничным файлом.

Если система почему-либо не свяжет ЕХЕ-файл с необходимыми ему DLL, на экране появится соответствующее сообщение, а адресное пространство процесса и объект «процесс» будут освобождены. При этом CreateProcess вернет FALSE, прояснить причину сбоя поможет функция GetLastError.

После увязки EXE- и DLL-файлов с адресным пространством процесса начинает исполняться стартовый код EXE-файла. Подкачку страниц, буферизацию и кэширование система берет на себя. Например, если код в ЕХЕ-файле переходит к команде, не загруженной в память, возникает ошибка. Обнаружив ее, система перекачивает нужную страницу кода из образа файла на страницу оперативной памяти. Затем отображает страницу оперативной памяти на должный участок адресного пространства процесса, тем самым, позволяя потоку продолжить выполнение кода. Все эти операции скрыты от приложения и периодически повторяются при каждой попытке процесса обратиться к коду или данным, отсутствующим в оперативной памяти.