В дополнение к возможности чтения данных из именованного канала с помощью функции ReadFile можно также определить, имеются ли в канале фактические сообщения, используя для этого функцию PeekNamedPipe. Это средство может быть использовано для опроса именованного канала (неэффективная операция), определения размера сообщения, чтобы распределить память для буфера перед выполнением чтения, или просмотра поступающих сообщений с целью назначения им приоритетов для последующей обработки.
BOOL PeekNamedPipe(HANDLE hPipe, LPVOID lpBuffer, DWORD cbBuffer, LPDWORD lpcbRead, LPDWORD lpcbAvail, LPDWORD lpcbMessage)
Функция PeekNamedPipe обеспечивает считывание любого байта или сообщения из канала без их удаления, но ее невозможно блокировать, и она осуществляет возврат сразу же по завершении выполнения.
Чтобы определить, имеются ли в канале данные, необходимо проверить значение *lpcbAvail; если данные в канале присутствуют, оно должно быть больше 0. В этом случае параметры lpBuffer и lpcbRead могут иметь значения NULL. Если же буфер определен параметрами lpBuffer и cbBuffer, то значение *lpcbMessage укажет вам, остается ли еще некоторое количество байтов сообщений, которые не умещаются в буфере, что позволяет распределять буфер большего размера, прежде чем осуществлять чтение из именованного канала. Для канала, работающего в режиме считывания байтов, это значение равно 0.
Следует помнить, что функция PeekNamedPipe осуществляет чтение, не уничтожая данные, и поэтому для удаления сообщений или байтовых данных из канала требуется последующее применение функции ReadFile.
Каналы UNIX FIFO аналогичны именованным каналам и, таким образом, обеспечивают взаимодействие не связанных между собой процессов. Однако по сравнению с именованными каналами Windows их возможности являются несколько ограниченными:
• Каналы FIFO являются полудуплексными.
• Каналы FIFO действуют только в пределах одного компьютера.
• Каналы FIFO ориентированы на работу с байтами, поэтому в клиент-серверных приложениях проще всего использовать записи фиксированной длины. Тем не менее, отдельные операции чтения и записи являются атомарными.
Сервер, на котором применяется это средство, должен использовать для каждого ответа клиентам отдельный канал FIFO, хотя все клиенты могут посылать запросы по одному и тому же известному каналу. В соответствии с общепринятой практикой клиенты включают имя канала FIFO в запрос соединения.
Функция UNIX mkfifo является ограниченной версией функции CreateNamedFile.
Если клиенты и сервер должны находиться в сети, используйте сокеты или аналогичный механизм транспортировки сетевых сообщений. Сокеты работают в дуплексном режиме, однако требуют использования отдельного соединения для каждого клиента.
Пример: клиент-серверный процессор командной строки
Теперь мы располагаем всем необходимым для построения клиент-серверной системы, работающей с запросами и ответами. В данном примере будет представлен сервер командной строки, выполняющий команду по требованию клиента. Система характеризуется следующими особенностями:
• С сервером могут взаимодействовать несколько клиентов.
• Клиенты могут находиться на различных системах в сети, хотя допускается и их расположение на компьютере сервера.
• Сервер является многопоточным, причем каждому именованному каналу назначается отдельный поток. Это означает, что существует пул потоков (thread pool), в который входят рабочие потоки, готовые к использованию подключающимися клиентами. Рабочие потоки предоставляются клиентам посредством экземпляра именованного канала, который система выделяет клиенту.
• Отдельные потоки сервера в каждый момент времени обрабатывают один запрос, что упрощает управление параллелизмом их выполнения. Каждый из потоков самостоятельно обрабатывает свои запросы. Тем не менее, требуется предпринимать обычные меры предосторожности на тот случай, если несколько различных потоков сервера пытаются получить доступ к одному и тому же файлу или иному ресурсу.
В программе 11.2 представлен однопоточной клиент, а в программе 11.3 — его сервер. Сервер соответствует модели, представленной на рисунках 7.1 и 11.2. Запросом клиента является обычная командная строка. Ответом сервера является результирующий вывод, который посылается в виде нескольких сообщений. Кроме того, в программе используется находящийся на Web-сайте заголовочный файл ClntSrvr.h, в котором определены структуры данных запроса и ответа, а также имена каналов клиента и сервера.
В программе 11.2 клиент вызывает функцию LocateServer, которая находит имя канала сервера. Функция LocateServer использует почтовый ящик (mailslot), описанный в одном из последующих разделов и представленный в программе 11.5.
В объявлениях записей имеются поля длины, тип которых определен как DWORD32; это сделано для того, чтобы программы, получая возможность их последующего перенесения на платформу Win64, могли взаимодействовать с серверами и клиентами, выполняющимися под управлением любой системы Windows.
Программа 11.2. clientNP: клиент, ориентированный на соединение посредством именованного канала
/* Глава 11. Клиент-серверная система. ВЕРСИЯ КЛИЕНТА.
clientNP — клиент, ориентированный на установку соединения. */
/* Выполнить командную строку (на сервере); отобразить ответ. */
/* Клиент создает долговременное соединение с сервером (захватывая */
/* экземпляр канала) и выводит приглашение пользователю для ввода команд.*/
#include "EvryThng.h"
#include "ClntSrvr.h" /* Определяет структуры записей запроса и ответа. */
int _tmain(int argc, LPTSTR argv[]) {
HANDLE hNamedPipe = INVALID_HANDLE_VALUE;
TCHAR PromptMsg[] = _T("\nВведите команду: ");
TCHAR QuitMsg[] = _T("$Quit");
TCHAR ServerPipeName[MAX_PATH];
REQUEST Request; /* См. файл ClntSrvr.h. */
RESPONSE Response; /* См. файл ClntSrvr.h. */
DWORD nRead, nWrite, NpMode = PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_WAIT;
LocateServer(ServerPipeName);
/* Ожидать появления экземпляра именованного канала и "вступить в борьбу" за право его открытия. */
while (INVALID_HANDLE_VALUE == hNamedPipe) {
WaitNamedPipe(ServerPipeName, NMPWAIT_WAIT_FOREVER);
hNamedPipe = CreateFile(ServerPipeName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
}
/* Задать блокирование дескриптора именованного канала; режим сообщений.*/
SetNamedPipeHandleState(hNamedPipe, &NpMode, NULL, NULL);
/* Вывести приглашение пользователю для ввода команд. Завершить выполнение по получении команды "$quit." */
while (ConsolePrompt(PromptMsg, Request.Record, MAX_RQRS_LEN, TRUE) && (_tcscmp(Request.Record, QuitMsg)!= 0)) {
WriteFile(hNamedPipe, &Request, RQ_SIZE, &nWrite, NULL);
/* Считать каждый ответ и направить его на стандартный вывод.
Response.Status = 0 означает "конец ответного сообщения." */
while (ReadFile(hNamedPipe, &Response, RS_SIZE, &nRead, NULL) && (Response.Status == 0)) _tprintf(_T("%s"), Response.Record);
}
_tprintf(_T("Получена команда завершения работы. Соединение разрывается."));
CloseHandle(hNamedPipe);
return 0;
}
Программа 11.3 — это серверная программа, включающая функцию потока сервера, которая обрабатывает запросы, генерируемые с помощью программы 11.2. Кроме того, сервер создает "широковещательный серверный поток" ("server broadcast thread") (см. программу 11.4), который используется для широковещательной рассылки имени своего канала всем клиентам, желающим подключиться, посредством почтового ящика. В программе 11.2 вызывается функция LocateServer, представленная в программе 11.5, которая считывает информацию, отправленную данным процессом. Почтовые ящики описываются далее в настоящей главе.
Хотя соответствующий код и не включен в программу 11.4, в ней предусмотрена возможность защиты сервером (представлен на Web-сайте) своего именованного канала с целью предотвращения доступа к нему клиентов, не имеющих должных полномочий. Вопросы безопасности объектов рассматриваются в главе 15, где будет также показано, как использовать указанную возможность.
Программа 11.3. serverNP: многопоточный сервер именованного канала
/* Глава 11. ServerNP. */
/* Многопоточный сервер командной строки. Версия на основе именованных каналов. */
#include "EvryThng.h"
#include "ClntSrvr.h" /* Определения сообщений запроса и ответа. */
typedef struct { /* Аргумент серверного потока. */
HANDLE hNamedPipe; /* Экземпляр именованного канала. */
DWORD ThreadNo;
TCHAR TmpFileName[MAX_PATH]; /* Имя временного файла. */
} THREAD_ARG;
typedef THREAD_ARG *LPTHREAD_ARG;
volatile static BOOL ShutDown = FALSE;
static DWORD WINAPI Server(LPTHREAD_ARG);
static DWORD WINAPI Connect(LPTHREAD_ARG);
static DWORD WINAPI ServerBroadcast(LPLONG);
static BOOL WINAPI Handler(DWORD);
static TCHAR ShutRqst[] = _T("$ShutDownServer");
_tmain(int argc, LPTSTR argv[]) {
/* Определение MAX_CLIENTS содержится в файле ClntSrvr.h. */
HANDLE hNp, hMonitor, hSrvrThread[MAXCLIENTS];
DWORD iNp, MonitorId, ThreadId;
LPSECURITY_ATTRIBUTES pNPSA = NULL;
THREAD_ARG ThArgs[MAXCLIENTS];
/* Обработчик управляющих сигналов консоли, используемый для остановки сервера. */
SetConsoleCtrlHandler(Handler, TRUE);
/* Периодически создавать имя широковещательного канала потока. */
hMonitor = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ServerBroadcast, NULL, 0, &MonitorId);
/* Создать экземпляр канала и временный файл для каждого серверного потока. */
for (iNp = 0; iNp < MAX_CLIENTS; iNp++) {
hNp = CreateNamedPipe(SERVER_PIPE, PIPE_ACCESS_DUPLEX, PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_WAIT, MAXCLIENTS, 0, 0, INFINITE, pNPSA);
ThArgs[iNp].hNamedPipe = hNp;
ThArgs[iNp].ThreadNo = iNp;
GetTempFileName(_T("."), _T("CLP"), 0, ThArgs[iNp].TmpFileName);
hSrvrThread[iNp] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Server, &ThArgs[iNp], 0, &ThreadId);
}
/* Ждать завершения выполнения всех потоков. */
WaitForMultipleObjects(MAXCLIENTS, hSrvrThread, TRUE, INFINITE);
WaitForSingleObject(hMonitor, INFINITE);
CloseHandle(hMonitor);
for (iNp = 0; iNp < MAXCLIENTS; iNp++) {
/* Закрыть дескрипторы канала и удалить временные файлы. */
CloseHandle(hSrvrThread[iNp]);
DeleteFile(ThArgs[iNp].TmpFileName);
}
_tprintf(_T("Серверный процесс завершил выполнение.\n"));
return 0;
}
static DWORD WINAPI Server(LPTHREAD_ARG pThArg)
/* Функция потока сервера; по одной для каждого потенциального клиента. */
{
HANDLE hNamedPipe, hTmpFile = INVALID_HANDLE_VALUE, hConTh, hClient;
DWORD nXfer, ConThId, ConThStatus;
STARTUPINFO StartInfoCh;
SECURITY_ATTRIBUTES TempSA = {sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES), NULL, TRUE};
PROCESS_INFORMATION ProcInfo;
FILE *fp;
REQUEST Request;
RESPONSE Response;
GetStartupInfo(&StartInfoCh);
hNamedPipe = pThArg->hNamedPipe;
hTmpFile = CreateFile(pThArg->TmpFileName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, &TempSA, CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY, NULL);
while (!ShutDown) { /* Цикл соединений. */
/* Создать поток соединения; ждать его завершения. */
hConTh = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Connect, pThArg, 0, &ConThId);
/* Ожидание соединения с клиентом и проверка флага завершения работы.*/
while (!ShutDown && WaitForSingleObject(hConTh, CS_TIMEOUT) == WAIT_TIMEOUT) { /* Пустое тело цикла. */ };
CloseHandle(hConTh);
if (ShutDown) continue; /*Флаг может быть установлен любым потоком.*/
/* Соединение существует. */
while (!ShutDown && ReadFile(hNamedPipe, &Request, RQ_SIZE, &nXfer, NULL)) {
/* Получать новые команды до отсоединения клиента. */
ShutDown = ShutDown || (_tcscmp(Request.Record, ShutRqst) == 0);
if (ShutDown) continue; /* Проверяется на каждой итерации. */
/* Создать процесс для выполнения команды. */
StartInfoCh.hStdOutput = hTmpFile;
StartInfoCh.hStdError = hTmpFile;
StartInfoCh.hStdInput = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);
StartInfoCh.dwFlags = STARTF_USESTDHANDLES;
CreateProcess(NULL, Request.Record, NULL, NULL, TRUE, /* Унаследовать дескрипторы. */
0, NULL, NULL, &StartInfoCh, &ProcInfo);
/* Выполняется процесс сервера. */
CloseHandle(ProcInfo.hThread);
WaitForSingleObject(ProcInfo.hProcess, INFINITE);
CloseHandle(ProcInfo.hProcess);
/* Отвечать по одной строке за один раз. Здесь удобно использовать функции библиотеки С для работы со строками. */
fp = _tfopen(pThArg->TmpFileName, _T("r"));
Response.Status = 0;
while(_fgetts(Response.Record, MAX_RQRS_LEN, fp)!= NULL) WriteFile(hNamedPipe, &Response, RS_SIZE, &nXfer, NULL);
FlushFileBuffers(hNamedPipe);
fclose(fp);
/* Уничтожить содержимое временного файла. */
SetFilePointer(hTmpFile, 0, NULL, FILE_BEGIN);
SetEndOfFile(hTmpFile);
/* Отправить признак конца ответа. */
Response.Status = 1;
strcpy(Response.Record, "");
WriteFile(hNamedPipe, &Response, RS_SIZE, &nXfer, NULL);
}
/* Конец основного командного цикла. Получить следующую команду. */
/* Принудительно завершить выполнение потока, если он все еще активен.*/
GetExitCodeThread(hConTh, &ConThStatus);
if (ConThStatus == STILL_ACTIVE) {
hClient = CreateFile(SERVER_PIPE, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN EXISTING, FILE ATTRIBUTE NORMAL, NULL);
if (hClient!= INVALID_HANDLE_VALUE) CloseHandle (hClient);
WaitForSingleObject (hConTh, INFINITE);
}
/* Клиент отсоединился или имеется запрос останова. */
FlushFileBuffers(hNamedPipe);
DisconnectNamedPipe(hNamedPipe);
}
/* Конец командного цикла. Освободить ресурсы; выйти из потока. */
if (hTmpFile!= INVALID_HANDLE_VALUE) CloseHandle(hTmpFile);
DeleteFile(pThArg->TmpFileName);
_tprintf(_T("Выход из потока номер %d\n"), pThArg->ThreadNo);
_endthreadex(0);
}
static DWORD WINAPI Connect(LPTHREAD_ARG pThArg) {
/* Поток соединения разрешает серверу опрос флага ShutDown. */
ConnectNamedPipe(pThArg->hNamedPipe, NULL);
_endthreadex(0);
return 0;
}
BOOL WINAPI Handler(DWORD CtrlEvent) {
/* Завершить работу системы. */
ShutDown = TRUE;
return TRUE;
}
