24 Совместное использование объектов ядра несколькими процессами. Наследование описателя объекта.

Иногда возникает необходимость в разделении объектов ядра между потоками, исполняемыми в разных процессах, например:

• объекты “проекции файлов”, которые позволяют двум процессам, исполняемым на одной машине, совместно использовать одни и те же блоки данных;

• почтовые ящики (mailslots) и именованные каналы (namedpipes), которые дают возможность программам обмениваться данными с процессами, исполняемыми на других машинах в сети;

• мьютексы (mutexes), семафоры (semaphores) и события (events), которые позволяют синхронизировать потоки, исполняемые в разных процессах, чтобы одно приложение могло уведомить другое об окончании той или иной операции.

Однако поскольку описатели объектов ядра имеют смысл только в конкретном процессе, разделение объектов ядра между несколькими процессами в Win32 весьма трудоёмкая задача. Главная причина сделать описатели “процессо-зависимыми” – устойчивость операционной системы к сбоям. Если бы описатели объектов ядра были общесистемными, то один процесс мог бы получить описатель объекта, используемого другим процессом, и устроить в этом процессе настоящий хаос. Другая причина – защита. Объекты ядра защищены, и процесс, прежде чем оперировать с ними, должен запрашивать разрешение на доступ к ним. Процесс – создатель объекта может предотвратить несанкционированный доступ к этому объекту со стороны другого процесса.

Могут использоваться следующие механизмы, позволяющие процессам совместно использовать одни и те же объекты ядра:

• наследование описателя объекта;

• именованные объекты;

• дублирование описателей объектов.

Наследование применимо, только когда процессы связаны “родственными” отношениями (родительский – дочерний). Например, родительскому процессу доступны один или несколько описателей объектов ядра, и он решает, породив дочерний процесс, передать ему по наследству доступ к своим объектам ядра. Чтобы такой сценарий наследования сработал, родительский процесс должен выполнить несколько операций.

Во-первых, еще при создании объекта ядра сообщить системе, что ему нужен наследуемый описатель этого объекта. Cледует иметь в виду, чтоописателиобъектов ядра наследуются, носами объекты ядра – нет.

Следующий этап – родительский процесс порождает дочерний.

Объект типа процесс (process) может быть использован для того, чтобы приостановить выполнение потока в том случае, если он для своего продолжения нуждается в завершении процесса. С практической точки зрения проблема порождения дочернего процесса встает, когда нужно в рамках вашего приложения исполнить приложение, созданное кем-то другим, или, к примеру, запустить сеансMS-DOS.

25 Совместное использование объектов ядра несколькими процессами. Именованные объекты

Ещё один способ, позволяющий нескольким процессам совместно использовать одни и те же объекты ядра, связан с именованием этих объектов. Именование допускают многие объекты ядра. Следующие функции создают именованные объекты ядра:

HANDLE CreateMutex(

PSLCURITY_ATTRIBUTES psa,

BOOL bInitialOwner,

PCTSTR pszName);

HANDLE CreateEvent(

PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

BOOL bManualReset,

BOOL bInitialState,

PCTSTR pszName);

HANDLE CreateSemaphore(

PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

LONG lInitialCount,

LONG lMaximumCount,

PCTSTR pszNarne);

HANDLE CreateWaitableTimer(

PSLCURITY_ATTRIBUTES psa,

BOOL bManualReset,

PCTSTR pszName);

HANDLE CreateFileMapping(

HANDLE hFile,

PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

DWORD flProtect,

DWORD dwMaximumSizeHigh,

DWORD dwMaximumSizeLow,

PCTSTR pszName);

HANDLE CreateJobObject(

PSECURITY_ATTRIBUTES psa,

PCTSTRpszName);

Последний параметр, pszName, у всех этих функций одинаков. Передавая в нем NULL можно создать безымянный (анонимный) объект ядра. В этом случае можно разделить объект между процессами. Чтобы разделять объект по имени, необходимо присвоить ему какое-нибудь имя. Тогда вместо NULL в параметреpszNameнужно передать адрес строки с именем, завершаемой нулевым символом. Имя может быть длиной до MAX_PATH знаков (это значение определено как 260). К сожалению, Microsoft ничего не сообщает о правилах именования объектов ядра. Например, создавая объект с именемJeffObj, нет гарантии того, что в системе еще нет объекта ядра с таким именем. И что хуже, все эти объекты делят единое пространство имен. Из-за этого следующий вызовCreateSemaphoreбудет всегда возвращать NULL:

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL. FALSE, "JeffObj");

HANDLE hSem = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, "JeffObj");

DWORD dwErrorCode = GetLastError();

После выполнения этого фрагмента значение dwErrorCode будет равно ERROR_INVALID_HANDLE.

Рассмотрим, как разделять их между процессами по именам. Допустим, после запуска процесса А вызывается функция:

HANDLE hMutexPronessA = CreateMutex( NULL,

FALSE,

"JeffMutex");

Этот вызов заставляет систему создать новый объект ядра "мъютекс" и присвоить ему имя JeffMutex. ОписательhMutexProcessAв процессе А не является наследуемым, — он и не должен быть таковым при простом именовании объектов.

Спустя какое-то время некий процесс порождает процесс В. Необязательно, чтобы последний был дочерним от процессаА; он может быть порожден Explorer или любым другим приложением. Когда процесс В приступает к работе, исполняется код:

HANDLE hMutexProcessB = CreateMutex( NULL,

FALSE,

"JeffMutex");

При этом вызове система сначала проверяет, не существует ли уже объект ядра с таким именем. Если да, то ядро проверяет тип этого объекта. Поскольку есть попытка создать мьютекс и его имя тоже JeffMutex, система проверяет права доступа вызывающего процесса к этому объекту. Если у него есть все права, в таблице описателей, принадлежащей процессуВ, создается новая запись, указывающая на существующий объект ядра. Если же вызывающий процесс не имеет полных прав на доступ к объекту или если типы двух объектов с одинаковыми именами не совпадают, вызовCreateMutexзаканчивается неудачно и возвращается NULL.

Однако, хотя процесс Вуспешно вызвалCreateMutex, новый объект-мьютекс он не создал. Вместо этого он получил свой описатель существующего объекта-мьютекса. Счетчик объекта, конечно же, увеличился на 1, и теперь этот объект не разрушится, пока его описатели не закроют оба процесса —АиВ. Значения описателей объекта в обоих процессах скорее всего разные, но так и должно быть, каждый процесс будет оперировать с данным объектом ядра, используя свой описатель.

Вызывая CreateMutex, процессВпередает ей атрибуты защиты и второй параметр. Эти параметры игнорируются, если объект с указанным именем уже существует. Приложение может определить, что оно делает: создает новый объект ядра или просто открывает уже существующий, — вызвавGetLastErrorсразу же после вызова одной из Create-функций:

HANDLE hMutex = CreateMutex(&sa, FALSE, "JeffObj");

if (GetLastError() == ERROR_ALREADY_EXISTS)

{

// открыт описатель существующего объекта sa.lpSecurityDescriptor и второй параметр (FALSE) игнорируются

}

else

{

// создан совершенно новый объект sa.lpSecurityDescriptor и второй параметр (FALSE) используются при создании объекта

}

Есть и другой способ разделения объектов по именам. Вместо вызова Create-функции процесс может обратиться к одной из следующих Open-функций:

HANDLE OpenMutex(

DWORD dwDESIredAccess,

BOOL bInheritHandle,

PCTSTR pszName);

HANDLE OpenEvent(

DWORD dwDESIredAccess,

BOOL bInheritHandle,

PCTSTR pszName);

HANDLE OpenSemaphore(

DWORD dwDESIredAccess,

BOOL bInheritHandle,

PCTSTR pszName);

HANDLE OpenWaitableTimer(

DWORD dwDESIredAccess,

BOOL bInheritHandle,

PCTSTR pszName);

HANDLE OpenFileMapping(

DWORD dwDESIredAccess,

BOOL bInheritHandle,

PCTSTR pszName);

HANDLE OpenJobObject(

DWORD dwDESIredAccess,

BOOL bInheritHandle,

PCTSTR pszName);

Все эти функции имеют один прототип. Последний параметр, pszName, определяет имя объекта ядра. В нем нельзя передать NULL — только адрес строки с нулевым символом в конце. Эти функции просматривают единое пространство имен объектов ядра, пытаясь найти совпадение. Если объекта ядра с указанным именем нет, функции возвращают NULL, aGetLastError— код 2 (ERROR_FILE_NOT_FOUND). Но если объект ядра с заданным именем существует и если его тип идентичен тому, что указан, система проверяет, разрешен ли к данному объекту доступ запрошенного вида (через параметрdwDesiredAccess). Если такой вид доступа разрешен, таблица описателей в вызывающем процессе обновляется, и счетчик числа пользователей объекта возрастает на 1. Если параметруbInheritHandleприсвоено значение TRUE, то получится наследуемый описатель.

Главное отличие между вызовом Create- и Open-функций в том, что при отсутствии указанного объекта Create-функция создает его, а Open-функция просто уведомляет об ошибке.