Межпроцессное взаимодействие. Для общения друг с другом потоки могут использовать широкий спектр возмож­ностей, включая каналы, именованные каналы

Для общения друг с другом потоки могут использовать широкий спектр возмож­ностей, включая каналы, именованные каналы, почтовые ящики, вызов удаленной процедуры и совместно используемые файлы. Каналы могут работать в одном из двух режимов, выбираемом при создании канала: байтовом и режиме сообщений. Байтовые каналы работают так же, как и в системе UNIX. Каналы сообщений в чем-то похожи на байтовые каналы, но сохраняют границы между сообщениями, так что четыре записи по 128 байт будут читаться с другой стороны канала как четыре сообщения по 128 байт, а не как одно 512-байтовое сообщение, как это может слу­читься с байтовыми каналами. Также имеются именованные каналы, для которых существуют те же два режима. Именованные каналы, в отличие от обычных кана­лов, могут использоваться по сети.

Почтовые ящики представляют собой особенность системы Windows 2000, которой нет в UNIX. В некоторых аспектах они подобны каналам, но не во всем. Во-первых, почтовые ящики являются однонаправленными, тогда как кана­лы могут работать в обоих направлениях. Они также могут использоваться по сети, но не предоставляют гарантированной доставки. Наконец, они позволяют отправляющему процессу использовать широковещание для рассылки сообщения не одному, а сразу многим получателям.

Сокеты подобны каналам с тем отличием, что они при нормальном использо­вании соединяют процессы на разных машинах. Например, один процесс пишет в сокет, а другой процесс на удаленной машине читает из него. Сокеты также могут использоваться для соединения процессов на одной машине, но поскольку их ис­пользование влечет за собой большие накладные расходы, чем использование ка­налов, то, как правило, они применяются в контексте сети.

Вызов удаленной процедуры представляет собой тот способ, которым процесс А просит процесс В вызвать процедуру в адресном пространстве процесса В от име­ни процесса А и вернуть результат процессу А. Существуют различные ограниче­ния на параметры. Например, нет смысла передавать указатель другому процессу.

Наконец, процессы могут совместно использовать память для одновременного отображения одного и того же файла. Все, что один процесс будет писать в этот файл, будет появляться в адресном пространстве других процессов. С помощью такого механизма можно легко реализовать общий буфер, применяемый в задаче производителя и потребителя.

Помимо многочисленных механизмов межпроцессного взаимодействия, опера­ционная система Windows 2000 также предоставляет множество механизмов син­хронизации, включая семафоры, мьютексы, критические области и события. Все эти механизмы работают с потоками, а не процессами, так что когда поток блоки­руется на семафоре, другие потоки этого процесса (если такие есть) не затрагива­ются и могут продолжать работу.

Семафор создается при помощи API-функции CreateSemaphore, которая может задать для него начальное значение, а также установить максимальное значение. Семафоры представляют собой объекты в ядре и, таким образом, обладают деск­рипторами или дескрипторами защиты. Копия дескриптора может быть получена с помощью функции DuplicateHandle и передана другому процессу, в результате чего несколько процессов могут синхронизироваться, используя один семафор.

Мьютексы также представляют собой объекты ядра, используемые для синх­ронизации, но они проще семафоров, так как не содержат счетчиков. По существу, они являются блокировками, для работы с которыми используются функции API WaitForSingleObject и ReleaseMutex. Как и дескрипторы семафоров, дескрипторы мьютексов можно скопировать и передать другому процессу, так что потоки раз­личных процессов смогут иметь доступ к одному и тому же мьютексу.

Третий механизм синхронизации основан на критических секциях (или критических областях). Критические секции подобны мьютексам, но отличаются тем, что они связаны с адресным про­странством создавшего их потока. Поскольку критические секции не являются объектами ядра, у них нет дескрипторов или дескрипторов защиты и они не могут передаваться от одного процесса другому. Блокирование и разблокирование выполняется функциями EnterCrlt leal Section и LeaveCritical Sect Ion соответствен­но. Поскольку эти функции API в основном выполняются в пространстве пользо­вателя и обращаются к системным вызовам в ядро, только когда требуется блоки­рование потока, они работают быстрее, чем мьютексы.

В последнем механизме синхронизации используются объекты ядра, называе­мые событиями, которые бывают двух видов: сбрасываемые вручную и сбрасыва­емые автоматически. Каждое событие может находиться в одном из двух состоя­ний: установленном и сброшенном. Поток может ждать какого-либо события с помощью функции WaitForSingleObject. Если другой поток вызывает событие при помощи функции SetEvent, результат зависит от типа события. Если событие яв­ляется сбрасываемым вручную, то все ждущие его потоки отпускаются, а событие остается в установленном состоянии, пока его кто-либо не сбросит при помощи функции ResetEvent. В случае сбрасываемого автоматически события отпускается только один ожидающий его поток, а событие тут же сбрасывается. Кроме функ­ции SetEvent существует также функция PulseEvent, отличающаяся от первой функ­ции тем, что если этого события никто не ждет, событие все равно само сбрасыва­ется и, таким образом, пропадает впустую. При использовании функции SetEvent событие, которого никто не ждет, напротив, остается в установленном состоянии, так что как только какой-либо поток обратится к функции WaitForSingleObject, он будет тут же отпущен, после чего событие сбросится.

События, мьютексы и семафоры могут иметь имена и храниться в файловой системе, подобно именованным каналам. Несколько процессов могут синхрони­зироваться друг с другом, открывая одно и то же событие, мьютекс или семафор, что проще, чем создание такого объекта одним процессом и передача другим про­цессам дубликата дескриптора, хотя такой способ, конечно, также возможен.

Интерфейс Win32 API содержит около 100 вызовов, работающих с процесса­ми, потоками и волокнами. Значительное количество этих вызовов в той или иной мере имеет отношение к межпроцессному взаимодействию.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: