Системное программирование в среде Windows

 /* Параметр DueTime отрицателен для первого периода ожидания и задается относительно текущего времени. Период ожидания измеряется в мс (10– 3 с), a DueTime — в единицах по 100 нc (10– 7 с) для согласования с типом FILETIME. */
 hTimer = CreateWaitableTimer(NULL, FALSE /* "Таймер синхронизации" */, NULL);
 SetWaitableTimer(hTimer, &DueTime, Period, Beeper, &Count, TRUE);
 while (!Exit) {
 _tprintf(_T("Count = %d\n"), Count);
/* Значение счетчика увеличивается в процедуре таймера. */
 /* Войти в состояние дежурного ожидания. */
 SleepEx(INFINITE, TRUE);
 }
 _tprintf(_T("Завершение. Счетчик = %d"), Count);
 CancelWaitableTimer(hTimer);
 CloseHandle(hTimer);
 return 0;
}

static VOID APIENTRY Beeper(LPVOID lpCount, DWORD dwTimerLowValue, DWORD dwTimerHighValue) {
 *(LPDWORD)lpCount = *(LPDWORD)lpCount + 1;
 _tprintf(_T("Генерация сигнала номер: %d\n"), *(LPDWORD) lpCount);
 Веер(1000 /* Частота. */, 250 /* Длительность (мс). */);
 return;
}

BOOL WINAPI Handler(DWORD CntrlEvent) {
 Exit = TRUE;
 _tprintf(_T("Завершение работы\n"));
 return TRUE;
}

Комментарии к примеру с таймером ожидания

Исходя из типа таймера и используя либо процедуру завершения, либо ожидание перехода дескриптора в сигнальное состояние, можно образовать четыре различных комбинации. Программа 14.3 иллюстрирует использование процедуры завершения и синхронизирующего таймера. Вы сможете тестировать каждую из четырех возможных комбинаций, изменяя комментарии в версии программы TimeBeep.с, доступной на Web-сайте.

Порты завершения ввода/вывода

Порты завершения ввода/вывода, поддерживаемые лишь на NT-платформах, объединяют в себе возможности перекрывающегося ввода/вывода и независимых потоков и используются чаще всего в серверных программах. Чтобы выяснить, какими требованиями это может диктоваться, обратимся к серверам, построенным в главах 11 и 12, где каждый клиент поддерживался отдельным рабочим потоком, связанным с сокетом или экземпляром именованного канала. Это решение хорошо работает лишь в тех случаях, когда число клиентов невелико.

Посмотрим, однако, что произойдет, если число клиентов достигнет 1000. В имеющейся модели для этого потребуется 1000 потоков, для каждого из которых необходимо выделить значительный объем виртуальной памяти. Так, по умолчанию каждому потоку выделяется 1 Мбайт стекового пространства, так что для 1000 потоков потребуется 1 Гбайт, и переключение контекстов потоков может увеличить задержки, обусловленные ошибками из-за отсутствия страниц. [35] Кроме того, потоки будут состязаться между собой за право владения общими ресурсами как на уровне планировщика, так и внутри процесса, и это, как было показано в главе 9, может приводить к снижению производительности. В связи с этим требуется механизм, позволяющий небольшому пулу рабочих потоков обслуживать большое количество клиентов.

35

В будущем, благодаря развитию платформы Win64 и предоставлению больших объемов физической памяти, острота этой проблемы, по всей видимости, снизится.

Искомое решение обеспечивается портами завершения ввода/вывода, которые предоставляют возможность создавать ограниченное количество серверных потоков в пуле потоков, имея очень большое количество дескрипторов именованных каналов (или сокетов). При этом дескрипторы не соединяются попарно с отдельными рабочими серверными потоками; серверный поток может обслуживать любой дескриптор, данные которого нуждаются в обработке.

Итак, порт завершения ввода/вывода — это набор перекрывающихся дескрипторов, и потоки ожидают перехода порта в сигнальное состояние. Когда завершается операция чтения или записи с участием какого-либо дескриптора, один из потоков пробуждается и принимает данные и результаты выполнения операции ввода/вывода. Далее поток может обработать данные и вновь перейти в состояние ожидания перехода порта в сигнальное состояние.

Прежде всего необходимо создать порт завершения ввода/вывода и присоединить к нему перекрывающиеся дескрипторы.

Управление портами завершения ввода/вывода

Для создания порта и присоединения к нему дескрипторов используется одна и та же функция — CreateCompletionPort. Необходимость выполнения этой функцией двух разных задач соответственно усложняет использование ее параметров. 

HANDLE CreateIoCompletionPort(HANDLE FileHandle, HANDLE ExistingCompletionPort, DWORD CompletionKey, DWORD NumberOfConcurrentThreads);

Порт завершения ввода/вывода представляет собой совокупность дескрипторов файлов, открытых в режиме OVERLAPPED. Параметр FileHandle — это перекрывающийся дескриптор, присоединяемый к порту. Если задать его значение равным INVALID_DESCRIPTOR_HANDLE, то функция создаст новый порт завершения ввода/вывода и возвратит его дескриптор. В этом случае следующий параметр, ExistingCompletionPort, должен быть установлен в NULL.

ExistingCompletionPort — порт, созданный при первом вызове функции, к которому должен быть присоединен дескриптор, указанный в первом параметре. В случае успешного выполнения функция возвращает дескриптор порта, иначе — NULL.

CompletionKey — указывает ключ, который будет включен в пакет завершения для дескриптора FileHandle. Обычно в качестве ключа используется значение индекса массива структур данных, содержащих тип операции, дескриптор и указатель на буфер данных. 

NumberOfConcurrentThreads — предельно допустимое количество потоков, которым разрешено параллельное выполнение. При наличии других потоков сверх этого количества, ожидающих перехода порта в сигнальное состояние, они будут оставаться блокированными, даже если существует дескриптор с доступными данными. Если этот параметр установлен равным 0, то в качестве предела используется количество процессоров, установленных в системе.

Количество перекрывающихся дескрипторов, которые могут быть связаны с одним портом завершения ввода/вывода, ничем не ограничивается. Первоначальный вызов функции CreateCompletionPort используется для создания порта и указания максимального количества потоков. Для каждого очередного перекрывающегося дескриптора, подлежащего связыванию с данным портом, следует повторно вызывать эту же функцию. К сожалению, способов, позволяющих удалить дескриптор из порта завершения, не существует, и это упущение значительно ограничивает гибкость программ.