Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows
ReportError(_T("Исключение в DLL"), 0, FALSE);
}
}
if (dl_addr == NULL) { /* Поддержка внутрипроцессного сервера отсутствует. */
/* Создать процесс для выполнения команды. */
/* … То же, что в serverNP … */
}
/* … То же, что в serverNP … */
} /* Конец основного командного цикла. Получить следующую команду. */
/* Конец командного цикла. Освободить ресурсы; выйти из потока. */
_tprintf(_T("Завершение работы сервера# %dn"), pThArg->number);
shutdown(ConnectSock, 2);
closesocket(ConnectSock);
pThArg->status = 1;
if (strcmp(Request.Record, "$ShutDownServer") == 0) {
pThArg->status = 3;
ShutFlag = TRUE;
}
return pThArg->status;
}
Замечания по поводу безопасности
В том виде, как она здесь представлена, данная клиент-серверная система не является безопасной. Если на вашей системе выполняется сервер и кому-то известен номер порта, через который вы работаете, и имя компьютера, то он может атаковать вашу систему. Другой пользователь, запустив клиентскую программу на своем компьютере, сможет выполнить на вашей системе команды, позволяющие, например, удалить или изменить файлы.
Полное обсуждение методов построения безопасных систем выходит за рамки данной книги. Тем не менее, в главе 15 показано, как обезопасить объекты Windows, а в упражнении 12.14 предлагается воспользоваться протоколом SSL.
Внутрипроцессные серверы
Как ранее уже отмечалось, основное усовершенствование программы serverSK связано с включением в нее внутрипроцессных серверов. В программе 12.3 показано, как написать библиотеку DLL, обеспечивающую услуги подобного рода. В программе представлены две уже известные вам функции — функция, осуществляющая подсчет слов, и функция toupper.
В соответствии с принятым соглашением первым параметром является командная строка, а вторым — имя выходного файла. Кроме того, следует всегда помнить о том, что функция будет выполняться в том же потоке, что и сервер, и это диктует необходимость соблюдения жестких требований относительно безопасности потоков, включая, но не ограничиваясь только этим, следующее:
• Функции никоим образом не должны изменять окружение процесса. Например, если одна из функций изменит рабочий каталог, то это окажет воздействие на весь процесс.
• Аналогично, функции не должны перенаправлять стандартный ввод и вывод.
• Такие ошибки программирования, как выход индекса или указателя за пределы отведенного диапазона или переполнение стека, могут приводить к порче памяти, относящейся к другому потоку или самому процессу.
• Утечка ресурсов, возникшая, например, в результате того, что системе не была своевременно возвращена освободившаяся память или не были закрыты дескрипторы, в конечном счете, окажет отрицательное воздействие на работу всей серверной системы.
Столь жесткие требования не предъявляются к процессам по той причине, что один процесс, как правило, не может нанести ущерб другим процессу, а после того, как процесс завершает свое выполнение, занимаемые им ресурсы автоматически освобождаются. В связи с этим служба, как правило, разрабатывается и отлаживается как поток, и лишь после того, как появится уверенность в надежности ее работы, она преобразуется в DLL.
В программе 12.3 представлена небольшая библиотека DLL, включающая две функции.
Программа 12.3. command: пример внутри процессных серверов/* Глава 12. commands.с. */
/* Команды внутрипроцессного сервера для использования в serverSK и так далее. */
/* Имеется несколько команд, реализованных в виде библиотек DLLs. */
/* Функция каждой команды принимает два параметра и обеспечивает */
/* безопасное выполнение в многопоточном режиме. Первым параметром */
/* является строка: команда arg1 arg2 … argn */
/* (то есть обычная командная строка), а вторым – имя выходного файла. … */
static void extract_token(int, char *, char *);
_declspec(dllexport)
int wcip(char * command, char * output_file)
/* Счетчик слов; внутрипроцессный. */
/* ПРИМЕЧАНИЕ: упрощенная версия; результаты могут отличаться от тех, которые обеспечивает утилита wc. */
{
extract_token(1, command, input_file);
fin = fopen(input_file, "r");
/* … */
ch = nw = nc = nl = 0;
while ((c = fgetc(fin)) != EOF) {
/* … Стандартный код — для данного примера не является существенным … */
}
fclose(fin);
/* Записать результаты. */
fout = fopen(output_file, "w");
if (fout == NULL) return 2;
fprintf(fout, " %9d %9d %9d %sn", nl, nw, nc, input_file);
fclose(fout);
return 0;
}
_declspec(dllexport)
int toupperip(char * command, char * output_file)
/* Преобразует входные данные к верхнему регистру; выполняется внутри процесса. */
/* Вторая лексема задает входной файл (первая лексема – "toupperip"). */
{
/* … */
extract_token(1, command, input_file);
fin = fopen(input_file, "r");
if (fin == NULL) return 1;
fout = fopen(output_file, "w");
if (fout == NULL) return 2;
while ((c = fgetc (fin)) != EOF) {
if (c == ' ') break;
if (isalpha(c)) с = toupper(c);
fputc(c, fout);
}
fclose(fin);
fclose(fout);
return 0;
}
static void extract_token(int it, char * command, char * token) {
/* Извлекает из "команды" лексему номер "it" (номером первой лексемы */
/* является "0"). Результат переходит в "лексему" (token) */
/* В качестве разделителей лексем используются пробелы. … */
return;
}
Ориентированные на строки сообщения, точкив хода DLL и TLS
Программы serverSK и clientSK взаимодействуют между собой, обмениваясь сообщениями, каждое из которых состоит из 4-байтового заголовка, содержащего размер сообщения, и собственно содержимого. Обычной альтернативой такому подходу служат сообщения, отделяемые друг от друга символами конца строки (или перевода строки).
Трудность работы с такими сообщениями заключается в том, что длина сообщения заранее не известна, в связи с чем приходится проверять каждый поступающий символ. Однако получение по одному символу за один раз крайне неэффективно, и поэтому символы сохраняются в буфере, содержимое которого может включать один или несколько символов конца строки и составные части одного или нескольких сообщений. При этом в промежутках между вызовами функции получения сообщений необходимо поддерживать неизменным содержимое и состояние буфера. В однопоточной среде для этой цели могут быть использованы ячейки статической памяти, но совместное использование несколькими потоками одной и той же статической переменной невозможно.
В более общей формулировке, мы сталкиваемся здесь с проблемой сохранения долговременных состояний в многопоточной среде (multithreaded persistent state problem). Эта проблема возникает всякий раз, когда безопасная в отношении многопоточного выполнения функция должна поддерживать сохранение некоторой информации от одного вызова функции к другому. Такая же проблема возникает при работе с функцией strtook, входящей в стандартную библиотеку С, которая предназначена для просмотра строки для последовательного нахождения экземпляров определенной лексемы.
Решение проблемы долговременных состояний в многопоточной среде
В искомом решении сочетаются несколько компонентов:
• Библиотека DLL, в которой содержатся функции, обеспечивающие отправку и прием сообщений.
• Функция, представляющая точку входа в DLL.
• Локальная область хранения потока (TLS, глава 7). Подключение процесса к библиотеке сопровождается созданием индекса DLL, а отключение — уничтожением. Значение индекса хранится в статическом хранилище, доступ к которому имеют все потоки.
• Структура, в которой хранится буфер и его текущее состояние. Структура распределяется всякий раз, когда к библиотеке подключается новый поток, и его адрес сохраняется в записи TLS для данного потока. При отсоединении потока от библиотеки память, занимаемая его структурой, освобождается.
Таким образом, TLS играет роль статического хранилища, и у каждого потока имеется собственная уникальная копия этого хранилища.
Пример: безопасная многопоточная DLL для обмена сообщениями через сокет
Программа 12.4 представляет собой DLL, содержащую две функции для обработки символьных строк (в именах которых в данном случае присутствует "CS", от character string — строка символов), или потоковые функции сокета (socket streaming functions): SendCSMessage и ReceiveCSMessage, а также точку входа DllMain (см. главу 5). Указанные две функции играют ту же роль, что и функция ReceiveMessage, а также функции, использованные в программах 12.1 и 12.2, и фактически заменяют их.
