Пример: сервер, обнаруживаемый клиентами
Программа 11.4 представляет функцию потока, которую сервер командной строки (программа 11.3), выступающий в роли почтового клиента, использует для широковещательной рассылки имени своего канала ожидающим клиентам. Возможно существование нескольких серверов с различными характеристиками и именами каналов, и клиенты получают их имена, используя почтовый ящик с известным именем. Эта функция запускается как поток программой 11.3.
Примечание
На практике многие клиент-серверные системы инвертируют используемую здесь логику поиска. Суть альтернативного варианта заключается в том, что клиент приложения действует и как почтовый клиент, осуществляя широковещательную рассылку сообщений, требующих, чтобы сервер ответил с использованием указанного именованного канала (имя канала определяется клиентом и включается в сообщение). Затем сервер приложения, действующий в качестве почтового сервера, считывает запрос и создает соединение с использованием указанного именованного канала.
Программа 11.4. SrvrBcst: функция потока почтового клиента
static DWORD WINAPI ServerBroadcast(LPLONG pNull) {
MS_MESSAGE MsNotify;
DWORD nXfer;
HANDLE hMsFile;
/*Открыть почтовый ящик для записывающей программы почтового "клиента"*/
while (!ShutDown) { /* Цикл выполняется до тех пор, пока имеются серверные потоки. */
/* Ждать, пока другой клиент не откроет почтовый ящик. */
Sleep(CS_TIMEOUT);
hMsFile = CreateFile(MS_CLTNAME, GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN EXISTING, FILE ATTRIBUTE NORMAL, NULL);
if (hMsFile == INVALID_HANDLE_VALUE) continue;
/* Отправить сообщение в почтовый ящик. */
MsNotify.msStatus = 0;
MsNotify.msUtilization = 0;
_tcscpy(MsNotify.msName, SERVER_PIPE);
if (WriteFile(hMsFile, &MsNotify, MSM_SIZE, &nXfer, NULL)) ReportError(_T("Ошибка записи почтового сервера."), 13, TRUE);
CloseHandle(hMsFile);
}
_tprintf(_T("Закрытие контролирующего потока.n"));
_endthreadex(0);
return 0;
}
В программе 11.5 представлена функция, которая вызывается клиентом (см. программу 11.2) для обнаружения сервера.
Программа 11.5. LocSrvr: почтовый сервер
/* Глава 11. LocSrver.c */
/* Найти сервер путем считывания информации из почтового ящика, используемого для широковещательной рассылки имен серверов. */
#include "EvryThng.h"
#include "ClntSrvr.h" /* Определяет имя почтового ящика. */
BOOL LocateServer(LPTSTR pPipeName) {
HANDLE MsFile;
MS_MESSAGE ServerMsg;
BOOL Found = FALSE;
DWORD cbRead;
MsFile = CreateMailslot(MS_SRVNAME, 0, CS_TIMEOUT, NULL);
while (!Found) {
_tprintf(_T("Поиск сервера.n"));
Found = ReadFile(MsFile, &ServerMsg, MSM_SIZE, &cbRead, NULL);
}
_tprintf(_T("Сервер найден.n"));
CloseHandle(MsFile);
/* Имя канала сервера. */
_tcscpy(pPipeName, ServerMsg.msName);
return TRUE;
}
Комментарии по поводу многопоточных моделей
Для описания методов проектирования многопоточных программ используются такие термины, как пул потоков (thread pool), симметричные потоки (symmetric threads) и асимметричная потоковая организация программ (asymmetric threading), а мы при создании примеров использовали модель "хозяин/рабочий", именованные каналы и другие классические модели организации многопоточного выполнения программ.
В этом разделе дано краткое объяснение некоторых полезных описательных терминов, которые являются неотъемлемой частью объектно-ориентированной технологии, основанной на разработанной компанией Microsoft модели компонентных объектов (Component Object Model, СОМ; см. [3]): однопоточная модель (single threading), модель апартаментных потоков (apartment model) и модель свободных потоков (free threading). В СОМ эти модели реализуются за счет использования функций Windows, предназначенных для управления потоками и синхронизации их выполнения. Каждая из перечисленных моделей обладает отличными от других характеристиками производительности и предъявляет свои требования к синхронизации.
• Пул потоков — это совокупность потоков, доступных для использования по мере необходимости. С помощью рис. 7.1 и программы 11.3 иллюстрируется пул потоков, которые могут назначаться новым клиентам, подключающимся к соответствующему именованному каналу. При отсоединении клиента поток возвращается в пул.
• Потоковая модель является симметричной, если группа потоков выполняют одну и ту же задачу с использованием одной и той же функции потока. Симметричные потоки используются в программе grepMT (программа 7.1): все потоки выполняют один и тот же код поиска шаблона. Обратите внимание, что эти потоки не образуют пула; каждый из них создается для выполнения определенной задачи и завершается сразу же после того, как задача выполнена. Пул симметричных потоков создается в программе 11.3.
• Потоковая модель является асимметричной, если различные потоки выполняют различные задачи с использованием различных функций потока. Так, функция потока широковещательной рассылки сообщений, представленная на рис. 7.1 и реализованная в программе 11.4, и функция сервера соответствуют модели асимметричных потоков.
• В соответствии с терминологией СОМ объект является однопоточным, если доступ к нему может получать только один поток. Это означает, что доступ к такому объекту сериализуется. В случае сервера базы данных таким объектом будет сама база данных. В примерах, приведенных в настоящей главе, многопоточная модель используется для организации доступа к объекту, в качестве которого могут рассматриваться программы и файлы, расположенные на компьютере сервера.
• В соответствии с терминологией СОМ об апартаментной модели следует говорить тогда, когда для каждого экземпляра объекта назначается отдельный поток. Так, отдельные потоки могут назначаться для осуществления доступа к разным базам данных или частям базы данных. Доступ к объекту сериализуется с помощью единственного потока.
• Объект, соответствующий модели свободных потоков, имеет поток, который обычно назначается ему из пула потоков по запросу. Обсуждавшийся в настоящей главе сервер можно считать сервером со свободными потоками, если соединение рассматривать как запрос. Аналогично, если сервер базы данных поддерживается потоками, то можно говорить о том, что база данных соответствует модели свободных потоков.
Некоторые программы, например sortMT (программа 7.2), в рамки ни одной из перечисленных моделей точно не укладываются. Вспомните также, что нами уже использовались и другие модели, а именно, модель "хозяин/рабочий", именованные каналы и клиент-серверные модели, применение которых является общепринятым, однако не находит отражения в моделях Microsoft.
Применение указанных моделей многопоточного программирования оказывается уместным и в главе 12, в которой вводятся внутрипроцессные серверы, и компания Microsoft использует соответствующие термины в некоторой части своей документации. Не забывайте о том, что эти термины определены применительно к СОМ-объектам; предыдущее обсуждение показало, как использовать их в более широком контексте. СОМ — это слишком большой и сложный предмет, чтобы мы могли полностью описать его в данной книге. В списке литературы, приведены некоторые ссылки, которыми вы можете воспользоваться для получения более подробных сведений по этому вопросу.
Резюме
Каналы и почтовые ящики Windows, доступ к которым осуществляется с помощью операций файлового ввода/вывода, обеспечивают поточное межпроцессное и сетевое взаимодействие. В примерах продемонстрировано, как организовать передачу данных из одного процесса в другой при помощи каналов и как построить простую многопоточную клиент-серверную систему. Кроме того, каналы обеспечивают дополнительную возможность синхронизации потоков, поскольку считывающий поток блокируется до тех пор, пока другой поток не выполнит запись в канал.
В следующих главах
В главе 12 для осуществления межпроцессного и сетевого взаимодействия вместо оригинальных механизмов Windows привлечены стандартные механизмы. Прежний вариант клиент-серверной системы переработан с использованием стандартных методов и дополнительно усовершенствован за счет некоторого улучшения серверной части.
Упражнения
11.1. Проведите эксперименты с целью проверки справедливости приведенных ранее утверждений относительно повышения производительности, обеспечиваемого использованием функции TransactNamedPipe. Для этого вам придется внести в существующий код сервера некоторые изменения. Кроме того, сопоставьте полученные результаты с теми, к которым приводит текущая реализация.
