进程《操作系统》第二版徐宗元第三章实验2

3.7.2实验2  Windows 2000内存管理API函数的使用

一.实习要求

在Windows环境下模拟Windows2000的本地过程调用LPC通信方式之一 用内存映射文件(共享内存方式)实现cl ient/server架构进程间较大数据量的通信。

用VC编程创建一个server进程和一个cl ient进程 server进程用共享内存的名(lpName)调用CreateFi leMapping()函数产生并初始化共享内存 cl ient进程使用相同的共享内存的名来调用OpenFi leMapping()函数打开一个已命名的文件映射对象。 cl ient进程先向共享存储区写信息 server进程再从共享存储区读信息用信号量对象实现cl ient和server进程间的同步。

二.与实验相关的API介绍

1.Windows进程控制API函数---CreateProcess 函数

当一个线程调用CreateProcess时系统就会创建一个进程内核对象 为新进程创建一个虚拟地址空间并将可执行文件加载到该进程的地址空间中。然后系统再为新进程的主线程创建一个线程内核对象。通过执行启动代码该主线程便开始运行它最终调用WinMain、 wWinMain、main或wmain函数。如果系统成功地创建了新进程和主线程 该函数便返回TRUE。格式 BOOL CreateProcess(PCTSTR pszAppl iCationName,

PTSTR pszCommandLine,PSECURITY_ATTRIBUTES pSaProcess ,

PSECURITY_ATTRIBUTES psaThread ,BOOL bInheritHandles ,

DWORD fdwCreate,PVOID pvEnvironment ,PCTSTR pszCurDir ,PSTARTUPI NF0psiStartInfo,PPROCESS_I NFORMATION ppiProcInfo) ;

参数:pszAppicationName 参数用于设定新进程将要使用的可执行文件的名字该参数 99以上的情况是NULL。

PszCommandLine参数用于设定传递给新进程的命令行字符串 即想运行的可执行文件的名字。如它没有扩展名便假设它的扩展名为.exe 。psaProcess 、 psaThread参数分别设定进程对象和线程对象需要的安全性。如参数为

NULL系统为这些对象赋予默认安全性描述符。 也可以指定两个SECURITY_ATTRI BUTE结构并对它们进行初始化以便创建自己的安全性权限并将它们赋予进程对象和线程对象。bInheritHandles 进程对象和线程对象句柄的继承性fdwCreate 参数用于规定如何来创建新进程的标志。pvEnvironment 参数用于指向包含新进程将要使用的环境字符串的内存块。pszCurDir :参数允许父进程设置子进程的当前驱动器和目录如果本参数是 NULL则新进程的工作目录将与生成新进程的应用程序的目录相同。psiStartl nfo :参数用于指向一个STARTUPI NF结构。ppiProcI nfo :参数用于指向你必须指定的 PROCESS_INFORMATI结构。

2.由系统的页文件支持的内存映射文件实现进程间的数据通信的 API函数

(1)设定一块共享内存区域

先使用系统调用CreateFi leMapping为指定文件创建一个文件映射核心对象并指定共享内存区域的大小返回对象指针格式如下:

HANDLE CreateFi leMapping(HANDLE hFi le 

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpFi leMappingAttributes ,DWORD flProtect 

DWORD dwMaximumSizeHigh,DWORD dwMaximumSizeLow LPCTSTR lpName) ; 〃 hFi le 正常应是CreateFi le()传回来的一个有关文件的handle 用以告诉系统将它映射

到内存中。如果指定此参数为 INVALID_HANDLE_VALU E就可以使用页文件中的一块空间取代一般的文件。

〃 lpFi leMappingAttributes 安全属性指向文件映射内核对象的SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针通常传递的值是 NULL。

.flProtect :文件的保护属性。可以是PAG E_READO NL或PAG E_READWRIT或PAG E_WRITECOP针对跨进程的共享内存应该指定此参数为 PAG E_READWRITE

.DwMaximumSizeHigh dwMaximumSizeLow映射之文件大小的高、低 32位。如果使用页面文件前参数值将总是为0。对于共享内存而言后参数值应该就是你要共享的内存大小。

.LpName共享内存的名。

返回值如果成功则函数传回一个 handle否则传回NULL如果参数中所指定的文件已经存在用GetLastError()会传回失败的理由ERROR_ALREADY_EXISTS

再用系统调用MapViewOfFi le把文件映射到本进程的地址空间 返回指向可用的内存映射地址空间的指针。格式如下

LPVOID MapViewOfFi le(HANDLE hFi leMappingObject , DWORD dwDesiredAccess ,

DWORD dwFi leOffsetHigh  DWORDdwFi leOffsetLow  DWORDdwNumberOfBytesToMap) ;

. hFi leMappingObject 文件映射核心对象的handle 这是CreateFi leMapping()或OpenFi leMapping()的返回值。

.dwDesiredAccess :对共享内存而言此值应该设为 FILE_MAP_ALL_ACCESS

〃 dwFi leOffsetHigh 、 dwFi leOffsetLow 映射文件的高、低32位偏移值。如果使用页面文件前参数应该总是为0。对于共享内存而言后参数应该总是0以便能够映射整个共享区域。

.dwNumberOfBytesToMap真正要被映射的字节数量。 如果指定为0,表示要映射整个空间。所以对共享内存而言最简单的做法就是将此参数指定为 0。

返回值如果成功,则传回一个指针,指向被映射出来的“视图”的起头。如果失败,传回

NULL。

(2)找出共享内存

如果共享内存要用于cl ient/server架构中,那么就只有server进程才应该以CreateFi leMapping()产生并初始化共享内存。所有的cl ient进程都应该使用相同的共享内存的名(lpName)来调用OpenFi leMapping()函数,打开一个已命名的文件映射对象,返回对象指针handle ,函数的格式如下HANDLE OpenFi leMapping(DWORD dwDesiredAccess ,

BOOL bInheritHandle , LPCTSTR lpName) .dwDesiredAccess :对于共享内存此值正常应该是 FILE_MAP_ALL_ACCESS

.BlnheritHandle :如果是TRUE表示这个handle可以被子进程继承。

. lpName共享内存的名。

返回值如果成功则函数传回一个 handie。如果失败则传回NULL。

第二个进程以及后续各进程在调用OpenFi leMapping()之后,应该调用MapViewOfFi le()以获得一个指针,指向共享内存。 它们调用函数后所获得的地址和第一个进程所获得的地址不相同。

(3)撤消映象关闭对象

一旦你完成了对共享内存的操作,你应该调用 UnmapViewOfFi le()用于设定原本由MapViewOfFi le()所返回区域的基地址然后再调用CloseHandle() 交出文件映射核心对象的handle 。

格式如下

BOOL UnmapViewOfFi le(LPCVOID lpBaseAddress);

〃 lpBaseAddress 指针指向共享内存。这个值必须符合 MapViewOfFi le()的传回值。返回值如果成功则传回TRUE如果失败则传回FALSE

BOOL CloseHandle(HANDLE hObject );

〃 hObject 打开对象的句柄。返回值如果函数调用成功返回值非零否则返回值是0。

(4) 共享存储区的应用例struct SharedBlock;extern SharedBlock*gpSharedBlock;struct SharedBlock

{short m_nStringCount;char_based(gpSharedBlock) *m_pStrings[1];

};

SharedBlock*gpSharedBlock;int main(int argc,char*argv[])

{

HANDLE hFi leMapping;hFi leMapping=CreateFi leMapping(INVALID_HANDLE_VALUE, //Fi le handle

NULL, // Security attributes

PAG E_READWRITE, //Protection

0, 102400, //Size-high 、 low 32bits

"ShareMem Data Block"); //NamegpSharedBlock=(SharedBlock*)MapViewOfFi le(hFi leMapping, //Fi le mapping Obiect

FILE_MAP_ALL_ACCESS, //Read/Write

0,0, //Offset-high 、 low 32 bits

0); //Map the whole thing

//读、写共享存储区……

UnmapViewOfFi le(gpSharedBlock);

CloseHandle(hFi leMapping);return(0);

}

三•与实验相关的编程 用指针_based指向共享内存

当完成文件到进程地址空间的映射后 就可利用首地址进行读写。 编译器用以解决一些与共享内存有关的问题是一个指针修饰词 称为_based ,允许指针被定义为从某一点开始起算的32位偏移值而不是内存中的绝对位置。下面程序有下语句char_based(gpSharedBlock) *m_pStrings[1];

变量m_pStrings是一个由"based”指针所组成的数组每一个指针指向 char 。虽然

它被定义为1个字节大这只不过是一种欺骗编译器的手法让它允许我们在这里先开辟出一个数组。虽然“ based”指针很好用你可能得在效率上付出一些代价。每次以“ based”指针处理数据CPU都必须为它加上基地址才能指向真正的位置。

四.cl ient/server进程间共享内存的进程通信程序参考源代码

(1)server进程程序

#include"windows.h"

# include<conio.h>

# include<stdl ib.h>

# include<fstream.h>

# include<io.h>

# include<string.h>

# include<stdio.h>struct SharedBlock;extern SharedBlock*gpSharedBlock;struct SharedBlock

{short m_nStringCount;char_based(gpSharedBlock) *m_pStrings[1]; };

SharedBlock*gpSharedBlock;////////////////////////////////////

//主函数int main(int argc,char*argv[])

{printf("共享存储区用于进程间的大数据量通信例\n");

HANDLE h_semaphore_ful l ; // 信号量对象句柄

DWORD wait_for_semaphore_ful l ;

HANDLE hFi leMapping; // 共享内存对象句柄hFi leMapping=CreateFi leMapping( // 创建共享内存对象

I NVALI D_HANDLE_VALUE,NULL, PAGE_READWRITE,0, 102400,

"ShareMem Data Block"); // 共享内存的名h_semaphore_ful l=CreateSemaphore(NULL,0, 16,"buffer_ful l");// 创建信号量对象STARTUPINFO si={sizeof(si) };PROCESS_INFORMATION pi ;

TCHAR szCommandLine[]=TEXT("com-c.exe");

CreateProcess(NULL, szCommandLine,NULL,NULL,

FALSE,0,NULL,NULL,&si ,&pi ) ; //gpSharedBlock创建cl ient进程

=(SharedBlock*)MapViewOfFi le( // 把文件映射到进程的地址空间hFi leMapping, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0,0,0);wait_for_semaphore_ful l=WaitForSingleObject(h_semaphore_ful l ,-1); //等待信号量对象char *str=gpSharedBlock->m_pStrings[0] ;printf("server process print%s\n",str);

UnmapViewOfFi le(gpSharedBlock);

CloseHandle(hFi leMapping);return(0);

}

(1)cl ient进程程序

#include"windows.h"

#include<conio.h>

#include<stdl ib.h>

#include<fstream.h>

#include<io.h>

#include<string.h>

#include<stdio.h>struct SharedBlock;extern SharedBlock*gpSharedBlock;struct SharedBlock

{short m_nStringCount;char_based(gpSharedBlock)

*m_pStrings[1]; };

SharedBlock*gpSharedBlock;

////////////////////////////////////

//主函数int main(int argc,char*argv[])

{

HANDLE h_semaphore_ful l ; //信号量对象句柄h_semaphore_ful l=OpenSemaphore( // 打开信号量对象

SEMAPHOREP_ALL_ACCESS, FALSE,"buffer_ful l");HANDLE hFi leMapping; //共享内存对象句柄hFi leMapping=OpenFi leMapping( // 打开共享内存对象

FILE_MAP_ALL_ACCESS,TRUE,

"ShareMem Data Block"); //gpSharedBlock=(SharedBlock*) 共享内存的名MapViewOfFi le(// 把文件映射到进程的地址空间hFi leMapping, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0,0,0);

DWORD dwMapErr=GetLastError(); if

(dwMapErr !=ERROR_ALREADY_EXISTS)gpSharedBlock->m_nStringCount= 1;char szLineBuffer[256];strcpy(szLi neBuffer, "客户发送到共享存储区的信息");int iLineCount=gpSharedBlock->m_nStringCount;char *pTextBuffer=(char *)gpSharedBlock+sizeof(SharedBlock)

+sizeof(char_based(gpSharedBlock) *) * (iLineCount-1);strcpy(pTextB uffer,szLi neB uffer);gpSharedBlock->m_pStrings[iLineCount-1]=

(char_based(gpSharedBlock) *)pTextBuffer;

pTextB uffer+=strlen(szLi ne B uffer)+1;long count;

ReleaseSemaphore(h_semaphore_ful l ,1,&count) ; //释放信号量对象

UnmapViewOfFi le(gpSharedBlock); //撤消映象CloseHandle(hFi leMapping);return 0;

}

五.示例程序的结果分析

本例中cl ient进程由server进程运行时创建无继承的子进程 server进程程序和cl ient进程程序分别编译、链接后生成com-r.exe和com-c.exe文件运行com-r.exe文件结果如下 共享存储区用于进程间的大数据量通信例server process print客户发送到共享存储区的信息