Управление процессами Средства коммуникации процессов Старший преподаватель Каф. Процессов управления и информационной безопасности Пермского государственного университета А.В. Неверов

Стр Презентация Коммуникация процессов Коммуникация процессов – это механизм операционной системы, позволяющий нескольким, в том числе независимым друг от друга, процессам обмениваться различной информацией

Стр Презентация Средства коммуникации процессов Средства, основанные на разделяемой памяти Разделяемая память Буферы обмена Средства, основанные на использовании каналов Анонимные каналы Поименованные каналы Средства, основанные на механизме сообщений Сообщения DDE (Dynamic Data Exchange) Разделяемые файлы (File mapping) и отображение памяти в файл Специальные средства коммуникации Средства сетевой коммуникации

Стр Презентация Разделяемая память Разделяемая память – это участок адресного пространства процесса или участок системного адресного пространства, доступ к которому имеет несколько процессов Реализована в ОС UNIX/Linux как системный объект, который содержит указатель на участок адресного пространства процесса, разрешившего другим процессам обращаться к этому участку

Стр Презентация Схема организации разделяемой памяти Системное адресное пространство ID Указатель на разделяемую область Процесс 1 Процесс 2 ID участка = 101 Указатель на участок Разделяемый участок ID участка = 101 Указатель на участок

Стр Презентация Буфер обмена Буфер обмена – это область памяти, которая используется одним или несколькими приложениями для временного хранения данных в операциях передачи данных Буфер обмена локальный – находится в адресном пространстве процесса и используется только модулями этого процесса глобальны – находится в системном адресном пространстве и может использоваться несколькими процессами Буфер обмена задействован в операциях вставки (copy), вырезания (cut) и вставки (paste), которые использует пользователь при работе с различными приложениями

Стр Презентация Буфер обмена Windows и технология COM COM (Common Object Model) – технология компании Microsoft, позволяющая хранить объекты различных приложений в едином формате COM-объекты представляют собой бинарный код, который содержит данные об объекте и программный код, описывающий его поведений, в т.ч. реакции на различные события (клик мыши, нажатие клавиши на клавиатуре, действия других объектов и т.д.) COM-объект обладает соответствующими интерфейсами, которые позволяют встраивать его в контейнеры – приложения, которые должны работать с этим объектом Технология внедрения объектов одних приложений в другие называется OLE (Object Linking and Embedding)

Стр Презентация Буфер обмена Windows и технология COM Буфер обмена Windows – часть системного адресного пространства, позволяющая приложениям обмениваться данными В качестве основного формата представления объектов в буфере обмена Windows используется COM При выполнении команды Copy объект приложения копируется в буфер При выполнении команды Cut объект приложения переносится в буфер (копируется в буфер и удаляется из документа приложения) При выполнении команды Paste объект из буфера вставляется в документ приложения Документ приложения Windows является одновременно и COM-объектом и контейнером

Стр Презентация Каналы Каналы – средство дуального взаимодействия процессов Типы каналов: Анонимные – создаются для пары процессов, связанных отношение «предок – потомок» Поименованные – могут использоваться для взаимодействия двух (или более) процессов, которые знают имя канала Каналы реализованы во всех современных ОС С точки зрения Windows и UNIX/Linux каналы являются аналогом файла Для работы с каналами в Windows используются те же операции, что и для работы с файлами Для работы с каналами в UNIX/Linux используются модифицированные функции ввода/вывода

Стр Презентация Анонимные каналы Анонимные каналы используются исключительно для взаимодействия процесса-предка с процессом- потомком Анонимные каналы являются однонаправленным средством взаимодействия, т.е. данные могут передаваться или от процесса-предка к процессу потомку или наоборот Для двустороннего взаимодействия необходимо реализовать 2 канала Анонимные каналы являются аналогом файла с эксклюзивным доступом: Только один процесс в один момент времени может писать данные в канал или читать данные из канала Если один процесс использует канал, а в это время другой процесс пытается получить к нему доступ, то во 2-м процессе возникнет ошибка Доступ к анонимному каналу должен синхронизироваться

Стр Презентация Анонимные каналы Системное адресное пространство ID Область памяти канала Процесс 1 Процесс 2 ID канала = 101 fork() pprintf(…) Область памяти канала запись pscanf(…) чтение

Стр Презентация Поименованные каналы Поименованные каналы могут использоваться двумя любыми процессами, которым известно имя канала Анонимные каналы являются двунаправленным средством взаимодействия Поименованные каналы являются аналогом файла с эксклюзивным доступом: Только один процесс в один момент времени может писать данные в канал или читать данные из канала Если один процесс использует канал, а в это время другой процесс пытается получить к нему доступ, то во 2-м процессе возникнет ошибка Доступ к поименованному каналу должен синхронизироваться

Стр Презентация Поименованные каналы Системное адресное пространство ID Область памяти канала Процесс 1Процесс 2 ID канала = 101 Чтение/запись Область памяти канала Чтение/запись имя канала = chanel1 Создание каналаОткрытие канала

Стр Презентация Каналы множественного доступа Реализованы только в ОС Windows Реализуются как поименованные каналы Позволяют трем или более процессам вести обмен данными, если эти процессы знают имя канала

Стр Презентация Сообщения Сообщения – это механизм управления процессами в ОС Windows, предназначенный для Обмена данными между процессами Управления процессами Оповещения процессов о произошедших событиях ОС Windows использует события для оповещения приложений о происходящих в системе событиях WM_CLICK – клик левой клавишей мыши WM_KEYPRESS – нажатие клавиши на клавиатуре … Кроме сообщения о событии может быть передана дополнительная информация о событии, например, при передаче сообщения WM_KEYPRESS Windows сообщает приложению значение key – ASCII-код нажатой клавиши

Стр Презентация Сообщения Для обработки сообщений приложения Windows используют специальные программные средства циклы обработки сообщение – бесконечные циклы, в которых проверяется, не произошло ли событие, на которое должно отреагировать приложение карты сообщений – специальные системные таблицы, в которых указано соответствие событий, получаемых приложениями, процедурам их обработки специальные интерфейсы компонентов приложений – характеристики объектов приложения, которые устанавливаются в состояния «произошло – не произошло» и связываются с соответствующими обработчиками событий Чтобы приложение могло отреагировать на сообщение, оно должно Иметь интерфейс для получения сообщения Иметь специальную процедуру обработчик

Стр Презентация Сообщения Приложение + пользователь Аппаратный уровень Microsoft Windows клик ЛКМ (х, у) обработка WM_CLICK(экранные координаты) Приложение Обработчик OnClick(Sender:TObject) Begin действия_обработчика; End;

Стр Презентация DDE (Dynamic Data Exchange) DDE – специальный механизм ОС Windows, используемый для обмена данными между диалоговыми окнами DDE используется диалогами Открытия файла Сохранения файла Выбора шрифта … DDE совмещает в себе два механизма Сообщения Разделяемая память Сообщения DDE используются для синхронизации отдельных частей приложения Разделяемая память (буфер DDE) используется для передачи информации между диалоговыми окнами

Стр Презентация DDE Операционная система MS Windows DDE-сообщение («жду») Буфер DDE Имя файла DDE-сообщение («данные готовы») сохранить

Стр Презентация Сигналы Сигналы – механизм ОС UNIX и ее клонов, используемый для Управления процессами из ОС Обеспечения возможности процессов управлять друг другом Обеспечения возможности процессов сообщать друг другу о событиях, происходящих в них Чаще всего сигналы используются для оповещения процессов о возникающих ошибках Процесс, получивший сигнал может Моментально завершиться Проигнорировать сигнал Обработать сигнал и, при наличии возможности, продолжить работу или завершиться, если такой возможности нет

Стр Презентация Разделяемые файлы (File mapping) Разделяемые файлы (File mapping) – средство коммуникации процессов, схожее с разделяемой памятью, но вместо общей части адресного пространства процессы используют общий файл Разделяемый файл рассматривается процессами как часть их адресного пространства (файл отображается на оперативную память) Обмен данными может вестись несколькими процессами одновременно Разделяемый файл является критическим ресурсом, поэтому доступ к нему должен быть синхронизирован

Стр Презентация Mail slots («почтовые ящики») Mail slots – средство асинхронного взаимодействия между процессами в Windows Mail slots является односторонним механизмом взаимодействия Если при помощи Mail slots взаимодействуют два процесса, то им назначаются роли: Сервер – создает mail slot и читает данные из него. Сервер не обязан приостанавливаться и ждать, пока данные будут записаны в mail slot. Клиент – находит mail slot по системному имени и записывает данные в него У одного сервера может быть несколько клиентов Один клиент может записывать данные в mail slots нескольких серверов

Стр Презентация Mail slot СерверКлиент Операционная система MS Windows Создать mailslot (ms)Открыть mailslot (ms) Запись в mailslot (ms)Чтение из mailslot (ms) Mail slot name = ms

Стр Презентация Сокеты (sockets) Сокеты – средство сетевого взаимодействия Сокет – средство двустороннего взаимодействия, но обычно выделяют серверные и клиентские сокеты Серверные сокеты создаются сетевыми службами и серверными приложениями Клиентские сокеты создаются клиентскими приложениями, которые используют сетевые службы и серверные приложения Сокеты позволяют нескольким клиентам обращаться к одному серверу Сокеты – средство синхронного взаимодействия Работа сокета зависит от сетевого протокола. В настоящее время наиболее популярным протоколом является протокол TCP/IP. Сокеты, работающие на основании этого протокола называются TCP-sockets

Стр Презентация Сокеты КлиентСервер Создание сокетов Активация сокета ПодключениеПрием подключения Ожидание данных Отправка данныхПолучение данных Обработка данных Получение результатаОтправка результата