Использование библиотеки Process Status Helper

Библиотека Process Status Helper, известная также под названием PSAPI, предоставляет набор функций, позволяющих получить информацию о процессах и драйверах устройств. Библиотека поставляется в составе Windows 2000/XP и доступна в качестве устанавливаемой компоненты для Windows NT 4.0. Для перечисления процессов библиотека предоставляет функцию EnumProcesses, которая возвращает массив идентификаторов запущенных процессов. Поскольку идентификаторы процессов не предоставляют никакой информации о параметрах загруженности компьютера, то необходимо проделать дополнительную работу. Для каждого процесса необходимо сначала получить его описатель (handle) c помощью функции OpenProcess и затем использовать функции, которые возвращают дополнительную информацию о процессах.

Использование ToolHelp32 api

Корпорация Microsoft добавила набор функций под названием ToolHelp API в Windows 3.1, позволяющих сторонним разработчикам получить доступ к системной информации, которая ранее была доступна только программистам Microsoft. При создании Windows 95 эти функции были добавлены в новую систему под названием ToolHelp32 API. В ранних версия ОС интерфейс для доступа к данным производительности был крайне запутанным и неудобным (начиная с Windows NT 4.0, Microsoft предоставляет библиотеку Performance Data Helper, значительно облегчающую получение данных производительности).

Используя ToolHelp32 API, сначала создается моментальный снимок (snapshot) списка процессов с помощью функции CreateToolhelp32Snapshot, а затем осуществляется проход по списку с помощью функций Process32First и Process32Next. Структура PROCESSENTRY32, заполняемая этими функциями, содержит всю информацию о текущем состоянии системы.

Использование функции ZwQuerySystemInformation

Несмотря на наличие документированного способа получения списка процессов в Windows NT/2000/XP с помощью данных производительности, в Windows Task Manager никогда не использовался этот интерфейс. Вместо этого применяется недокументированная функция ZwQuerySystemInformation, экспортируемая из соответствующей системной .DLL, которая позволяет получить доступ к системной информации.

Использование Windows Management Instrumentation

Windows Management Instrumentation (WMI) является реализацией Mircrosoft для так называемой технологии Web-Based Enterprise Management (WBEM). WBEM определяет унифицированную архитектуру, которая позволяет получать данные от различных источников, построенных с помощью различных технологий и платформ, и единообразно представлять эти данные. WBEM основана на схеме общей информационной модели (Common Information Model, CIM), которая является индустриальным стандартом, управляемым Distributed Management Task Force (DMTF). WMI поставляется в составе Windows 2000, но также может быть установлен на Windows 95/98/Me и Windows NT 4.0.

Использование счетчиков производительности

Операционная система Windows NT с начала её создания содержала интерфейс для получения разнообразной информации о системе в виде счетчиков производительности. Этот интерфейс является далеко не простым. Для получения той или иной информации нужно прочитать из ключа реестра HKEY_PERFORMANCE_DATA значение со специально сформированным именем. В результате возвращается набор глубоко вложенных структур, многие из которых переменного размера[3].

С появлением в Windows NT 4.0 библиотеки Performance Data Helper (PDH), предоставляется более удобный интерфейс для измеренияданных о производительности. Эта библиотека, однако, не входила в комплект поставки Windows NT 4.0, она распространялась в составе Microsoft Platform SDK. В Windows 2000 PDH.DLL присутствует по умолчанию.

Система измерения производительности в Windows NT осуществляется через понятие объекта, для которого осуществляется подсчет производительности. Примерами объектов являются процессор, жесткий диск и др. Каждый объект может иметь один или более экземпляров, и для каждого объекта существует свой набор счетчиков производительности. Задача состоит в получении значения счетчика.

Основная сложность в использовании счётчиков производительности состоит в том, что названия объектов и счетчиков производительности являются локализуемыми. Это значит, что, например, на русской версии Windows NT/2000/XP необходимо использовать “Процесс” и “Идентификатор процесса” вместо “Process” и “ID Process”. Для получения локализованных имен объектов и формирования полного пути к интересующему нас счетчику производительности необходимо писать вспомогательную функцию, которая бы осуществляла обратное преобразование.

“Счётчики производительности” (perfomance counters) – это расширяемый механизм сбора различной информации, заложенный в операционные системы линейки Windows NT, начиная с версии 3.1. Большая часть счётчиков доступна пользователю через оснастку (snap-in) Performance.

Это мощный и гибкий механизм. Но, он неочевиден, громоздок и неудобен. Однако есть несколько ситуаций, когда использование счётчиков производительности может быть необходимо, когда:

• нужно следить за каким-то параметром системы, недоступным через другие интерфейсы (например, количество страниц передаваемых из ОП на жёсткий диск в секунду - свопинг).

• необходимо написать какую-то сложную систему и предоставить администратору возможность использовать стандартные механизмы для доступа к информации о состоянии этой системы.

Таблица, в которой отражена применимость различных методов:

	Windows 9x/Me	Windows NT 4.0	Windows 2000/XP
Способ 1	Нет	Да*	Да
Способ 2	Да	Нет	Да
Способ 3	Нет	Да	Да
Способ 4	Нет	Да*	Да
Способ 5	Да*	Да*	Да

* - Требует установки дополнительных компонент

Табл. 1. Применимость различных методов

Ядро ОС Linux, которое управляет ресурсами компьютера, предоставляет пользователям набор команд, при помощи которых можно получить информацию о загруженности компьютера. Поэтому программа для сбора информации о загруженности компьютера может быть написана не только на любом языке программирования, имеющем компилятор для ОС Linux, но и напрямую на скриптовом языке Shell OC Linux.

Например, команда ps выводит информацию о запущенных процессах. Вывод оформлен в виде таблицы. В первой строке содержатся заголовки колонок таблицы, в последующих строках выводятся сведения о каждом процессе. В следующем примере приведен пример вызова программы и выводимая информация:

% ps u

USER PID %CPU %MEM SZ RSS TTY STAT STIME TIME COMMAND

komolkin 16302 0.0 1.0 256 628 pts/4 A 23:59:47 0:00 -tcsh

komolkin 14796 0.0 0.0 168 268 pts/4 A 00:00:16 0:00 ps u

Названия и значение колонок, выводимых при выполнении команды :

• PID  идентификатор процесса;

• USER  регистрационное имя пользователя-владельца процесса;

• UID  реальный идентификатор пользователя;

• SIZE  полный объем памяти, занимаемой процессом;

• RES RSS  размер резидентной части процесса;

• STAT  состояние процесса;

• LIB  объем библиотечных подпрограмм;

• %CPU  текущее значение загрузки процессора;

• %MEM  часть оперативной памяти, занятая резидентной частью процесса;

• TIME  процессорное время, затраченное на выполнение процесса;

• COMMAND  команда запуска процесса;

• PPID  идентификатор родительского процесса;

• TSIZE  объем машинного кода программы;

• DSIZE  объем данных (области данных и стека) программы;

• SWAP  объем части процесса, выгруженной в область свопинга.

Программа на языке ОС Shell для получения параметра - Загрузка процессора, может быть составлена следующим образом:

#!/bin/sh

set `iostat -c 2 -t proc |tail +4`

us="$3"

ni="$4"

if [ "x$ni" = "x0100" ]; then

ni=0

fi

echo $us

echo $ni

echo 0

echo User processes

Интенсивность замещения страниц можно получить при помощи следующей программы:

#!/bin/sh

set `vmstat -p proc -w 5 -c 2|tail +4`

echo $8

echo $9

echo 0

echo Paging

Объем занятой виртуальной памяти:

#!/bin/sh

set `vmstat -p proc |tail +3`

echo $4

echo $5

echo 0

echo Virtual Memory

Контрольные вопросы:

1. Какие параметры определяют уровень загруженности компьютера? Пояснить почему?

2. Перечислите основные способы измерения параметров загруженности компьютера?

3. Предложите свой метод достижения равномерной загрузки кластерной вычислительной системы на основе измерения параметров загруженности?

4. Как можно оценить вычислительную сложность определения одного из параметров загруженности компьютера стандартными средствами ОС?

5. Чем отличается определение параметров загруженности компьютера в ОС Windows от ОС Linux?

Форма отчета:

Отчет о выполненной лабораторной работе должен включать в себя следующее:

• Постановку задачи и краткое описание метода решения;

• Текст подпрограмм каждого модуля с комментариями;

• Результаты тестирования разработанной программы на точность полученного результата и на количество вычислительных ресурсов необходимых для её выполнения.

Задания:

1. Разработать программу, определяющую основные параметры загруженности компьютера, работающего под управлением ОС Windows, с использованием PSAPI и ToolHelp API(программа должна быть реализована как сервис ОС Windows и иметь при этом форму для отображения статистики в реальном времени).

2. Разработать программу, определяющую основные параметры загруженности компьютера работающего под управлением ОС Windows с использованием PerfMon API(счётчики) и недокументированной функции ОС (программа должна быть реализована как сервис ОС Windows и иметь при этом форму для отображения статистики в реальном времени).

3. Определить метод для измерения основных параметров загруженности компьютера работающего под управлением ОС Linux и реализовать его в программе (программа должна быть реализована как сервис ОС Linux).

4. Определить метод для измерения основных параметров загруженности компьютера работающего под управлением ОС Linux и реализовать его в программе (в программе должен быть реализован графический интерфейс для отображения собранной статистики в реальном времени).

Примечание: в каждой программе в задании 1 и 2 необходимо реализовать возможность изменения настроек с целью задания интервала сбора статистики, выбора метода определения параметров загруженности и т.д.