1 / 38

Sistemsko programiranje

Sistemsko programiranje. X. poglavlje Asinkroni ulaz/izlaz. Ciljevi. Nakon svladavanja ovog poglavlja trebali bi znati : Opisati asinkroni I/O Preko korištenja niti, preklapajućeg (overlapped) I/O i funkcija koje se pozivaju pri završetku (completition routines)

meda
Télécharger la présentation

Sistemsko programiranje

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sistemsko programiranje X. poglavlje Asinkroni ulaz/izlaz

  2. Ciljevi Nakon svladavanja ovog poglavlja trebali bi znati: • Opisati asinkroni I/O • Preko korištenja niti, preklapajućeg (overlapped) I/O i funkcija koje se pozivaju pri završetku (completition routines) • Odrediti koja forma je odgovarajuća za naše zahtjeve • Razumjeti prednosti asinkronog I/O • Razvijati aplikacije koje koriste asinkroni I/O

  3. Dnevni red • 1. dio Pregled asinkronog I/O • 2. dio Preklapajući I/O • 3. dio Prošireni I/O

  4. 1. dio Pregled asinkronog I/O

  5. Pregled • Ulaz i izlaz je uvijek sporiji od drugog procesiranja zbog određenih zastoja: • koji su uzrokovani zbog pristupa određenoj traki ili određenom sektoru na uređajima s izravnim pristupom • Diskovi i CD- i DVD-ROMovi • koji su uzrokovani zbog sporijeg transfera podataka između fizičkog uređaja i sistemske memorije • zbog čekanja na podatke koji trebaju biti zapisani u pipu od strane druge niti

  6. Windows asinkroni I/O (1/3) • Niti i procesi • Svaka nit unutar procesa (ili u različitim procesima) izvodi normalni sinkrhoni I/O • Ali druge niti se mogu i dalje izvoditi

  7. Windows asinkroni I/O (2/3) • Preklapajući (overlapped) I/O • Nit nastavlja izvođenje nakon izvođenja čitanja (read), pianja (write) ili neke druge I/O operacije • Nit nakon toga čeka ili na handle ili na određeni događaj kada joj je potreban rezultat izvođenja I/O operacije prije daljnjeg nastavka • Windows 9x podržava preklapajući I/O samo za serijske uređaje kao što su primjerice imenovane pipe • Datoteke na disku nisu podržane

  8. Windows asinkroni I/O (3/3) • Funkcije koje se izvode prilikom završetka (completion routines) • Također ih zovemo i prošireni I/O ili I/O s korištenjem signala za uzbunu • Sistem izvodi određenu “funkciju pri završetku” unutar niti kada se I/O operacija dovrši • Windows 9x podržava samo serijske uređaje

  9. 2. dio Preklapajući I/O

  10. Preklapajući I/O (1/2) • Preklapajuće strukture su moguća opcija kod 4 I/O funkcije koje mogu potencijalno blokirati sve dok se operacija ne dovrši: • ReadFile • WriteFile • TransactNamedPipe • ConnectNamedPipe

  11. Preklapajući I/O (2/2) • Mora se postaviti FILE_FLAG_OVERLAPPED koji je dio parametra fdwAttrsAndFlags (za CreateFile) • Ili kao dio parametra fdwOpenMode (za CreateNamedPipe) • Ako se tako napravio onda je određeno da će se pipa ili datoteka koristiti samo u preklapajućem načinu rada • Primjedba: preklapajući I/O se koristi i kod Windows Socketa

  12. Posljedice preklapajućeg I/O (1/2) • I/O operacije ne blokiraju • Trenutno se vrši povratak nakon poziva sljedećih funkcija: ReadFile WriteFile TransactNamedPipe ConnectNamedPipe • Vrijednost koju funkcija vraća ne može se koristiti kako bi pokazivala je li operacija bila uspješna ili se desila greška • I/O operacija najčešće još nije dovršena u tom trenutku

  13. Posljedice preklapajućeg I/O (2/2) • Vraćeni broj transferiranih bajtova također nije koristan • Program može izvršiti višestruko čitanje ili pisanje na jednom te istom handle-u • Datotečni pokazivač ovdje nema smisla • Program mora biti u mogućnosti da čeka na dovršetak I/O (znači mora biti sinkroniziran s I/O operacijama) • U slučaju višestrukih operacija na jednom handle-u, program mora biti u mogućnosti odrediti koja je operacija završila • I/O operacije ne završavaju nužno u onom redosljedu u kojem su bile započete

  14. Preklapajuće strukture (1/4) • Preklapajuća struktura: • Ukazuje na poziciju u datoteci (64 bitno) • Ukazuje na događaj koji će biti signaliziran kada operacija završi • Određuje se preko lpOverlapped parametra kod ReadFile (na primjer) • Postoje također i dva podatka tipa DWORD koje programer ne treba koristiti

  15. Preklapajuće strukture (2/4) typedef struct _OVERLAPPED { DWORD Internal; DWORD InternalHigh; DWORD Offset; DWORD OffsetHigh; HANDLE hEvent; } OVERLAPPED

  16. Preklapajuće strukture (3/4) • Pozicija u datoteci (datotečni pokazivač) mora biti postavljen u Offset i OffsetHigh • hEvent je handle od događaja • Kreiran je pozivom CreateEvent • Događaj može biti imenovan ili neimenovan, ali mora biti događaj tipa manual reset • hEvent može biti NULL, i u tom slučaju može se čekati na handle datoteke (također sinkronizacijski događaj) • Sistem signalizira završetak preko datotečnog handle-a onda kada je hEvent jednak NULL

  17. Preklapajuće strukture (4/4) • Ovakav događaj se odmah resetira od strane sistema čim program napravi I/O poziv • Postavlja se na ne-signalizirano stanje • Kada se I/O operacija završi, događaj je signaliziran • Preklapajuća struktura se i dalje može koristiti kao alternativa za SetFilePointer • Čak i onda kada je datotečni handle sinkroni • Određena I/O operacija je jedinstveno identificirana preko kombinacije datotečnog handle-a i preklapajuće strukture

  18. Upozorenja • Ne smije se ponovno koristiti OVERLAPPED struktura sve dok je ona pridružena nekoj I/O operaciji • Ne smije se ponovno koristiti događaj sve dok je on dio preklapajuće strukture • Ako imate više od jednog zahtjeva na preklapajući handle, koristite događaje za sinkronizaciju, radije nego datotečne handle-ove • Ako su preklapajuća struktura automatske varijable u bloku, budite sigurni da ne završite blok prije sinkronizacije s I/O operacijom

  19. Stanja preklapajućeg I/O (1/3) • Preklapajuća ReadFile ili WriteFile operacija vraća trenutno • U većini slučajeva, I/O neće biti završen • Čitanje ili pisanje vraća FALSE • GetLastError() će vratiti ERROR_IO_PENDING • GetOverlappedResult dopušta nam da odredimo koliko je byte-ova transferirano

  20. Stanja preklapajućeg I/O (2/3) BOOL GetOverlappedResult (HANDLE hFile, LPOVERLAPPED lpoOverlapped, LPWORD lpcbTransfer, BOOL fWait)

  21. Stanja preklapajućeg I/O (3/3) • fWait, ako je TRUE, određuje da će funkcija GetOverlappedResult čekati sve dok određena operacija ne završi • Inače, trenutno vraća rezultat • Funkcija vraća TRUE samo ako je operacija završena • GetLastError će vratiti ERROR_IO_INCOMPLETE u slučaju vraćenog FALSE iz GetOverlappedResult • Stvarni broj transferiranih byte-ova je u parametru *lpcbTransfer

  22. 3. dio Prošireni I/O

  23. Prošireni I/O sa završavanjem (1/2) • Radije nego da nit čeka na signal prilikom završetka, tj. na događaj ili handle, sistem može pozvati korisnički određenu “funkciju koja se izvodi pri završetku” ona kada I/O operacija bude gotova • Koristiti skupinu “proširenih” I/O funkcija koje prepoznajemo po Exsufiksu: ReadFileEx WriteFileEx

  24. Prošireni I/O sa završavanjem (2/2) • Dodatno, koristiti se mogu i tri funkcije koje čekaju na znak za uzbunu (“alertable wait” functions): WaitForSingleObjectEx WaitForMultipleObjectsEx SleepEx • Prošireni I/O nekad zovemo i I/O sa znakom za uzbunu (“alertable I/O”)

  25. Prošireno čitanje BOOL ReadFileEx (HANDLE hFile, LPVOID lpBuffer, DWORD nNumberOfBytesToRead, LPOVERLAPPED lpOverlapped, LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpcr)

  26. Prošireno pisanje BOOL WriteFileEx (HANDLE hFile, LPVOID lpBuffer, DWORD nNumberOfBytesToWrite, LPOVERLAPPED lpOverlapped, LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpcr)

  27. Prošireno čitanje i pisanje (1/4) • Funkcije za prošireno čitanje i pisanje mogu se koristiti samo s otvorenim datotekama i pipama (čak i sa mailslotovima) koji su otvoreni ili kreirani s FILE_FLAG_OVERLAPPED zastavicom • Obadvije funkcije su nam poznate ali koriste dodatni parametra kako bi odredili funkciju koja će se izvršiti pri završetku • Preklapajuće strukture moraju biti predane kao parametri • Nema potrebe da se odredi član strukture hEvent

  28. Prošireno čitanje i pisanje (2/4) • Proširene funkcije ne trebaju parametar za broj transferiranih byte-ova • Ova informacija se prenosi u funkciju koja se izvodi pri završetku, koja mora također biti uključena u program • Funkcija koja se izvršava pri završetku ima parametre: broj byte-ova, kod pogreške i preklapajuću struktur

  29. Prošireno čitanje i pisanje (3/4) VOID WINAPI FileIOCompletionRoutine ( DWORD fdwError, DWORD cbTransferred, LPOVERLAPPED lpo) • FileIOCompletionRoutine je samo formalno napisano, nije stvarno ime, korisnik zadaje proizvoljno ime • fdwError je ograničen na 0 (uspjeh) i ERROR_HANDLE_EOF (kada čitanjem predjemo preko kraja datoteke)

  30. Prošireno čitanje i pisanje (4/4) • Dvije stvari se moraju desiti prije nego sistem pozove fukciju koja se izvšrava pri završetku: • Aktuelna I/O operacija mora završiti • Nit koja ju poziva mora biti u stanju “čekanja na znak za uzbunu” • Kako bi se došlo u stanje čekanja na znak za uzbunu, nit mora eksplicitno pozvati jednu od tri funkcije koje rade s takvim stanjem

  31. Funkcije koje čekaju na znak za uzbunu (1/2) DWORD WaitForSingleObjectEx ( HANDLE hObject, DWORD dwTimeOut, BOOL fAlertable) DWORD WaitForMultipleObjectsEx ( DWORD cObjects, LPHANDLE lphObjects, BOOL fWaitAll, DWORD dwTimeOut BOOL fAlertable) DWORD SleepEx (DWORD dwTimeOut, BOOL fAlertable)

  32. Funkcije koje čekaju na znak za uzbunu (2/2) • Svaka ima zastavicu fAlertable koja se mora postaviti na vrijednost TRUE • Ove tri funkcije će završiti čim se desi nešto do sljedećeg: • Handle(ovi) je(su) signalizirani tako da zadovolje jednu od prve dvije funkcije • Bilo koja funkcija koja se poziva pri završetku unutar niti je završila • Vremenski period je završen (može biti i beskonačan infinite) • Nema događaja koji su pridruženi ReadFileEx i WriteFileEx preklapajućim strukturama • SleepEx nije pridružen sinkronizacijskom objektu

  33. Izvršavanje funkcija koje se izvršavaju prilikom završetka (1/2) • Čim se završi proširena I/O operacija, njezina funkcija koja se izvršava prilikom završetka se stavlja u red za izvršavanje • Sve zakazane funkcije koje se izvršavaju prilikom završetka od dane niti će se izvršiti kada nit uđe u stanje čekanja na znak za uzbunu, a funkcija koja čeka na znak za uzbunu završi tek kada te spomenute funkcije završe

  34. Izvršavanje funkcija koje se izvršavaju prilikom završetka (2/2) • SleepEx će vratiti WAIT_IO_COMPLETION ako se jedna ili više spomenutih funkcija koje su u redu za izvršavanje još uvijek izvršavaju • GetLastError će vratiti ovu istu vrijednost nakon što neka od funkcija za čekanje završi • Može se koristiti 0 vrijednost čekanja s bilo kojom funkcijom za čekanje i ona će trenutno završiti • Može se koristiti i hEvent član preklapajuće strukture kako bi prebacili bilo koju informaciju u funkciju koja se izvršava prilikom završetka

  35. Asinkroni I/O s funkcijama koje se izvode prilikom završetka

  36. hIn = CreateFile (... FILE_FLAG_OVERLAPPED ...); for (i = 0; i < 3; i++) { ov [i].hEvent = i + 1; ov [i].Offset = i * LSIZE; ReadFileEx (hIn, &ov [i], RDone); } /* Još koda od niti */ [3. čitanje završava] /* Još koda od niti */ [1. čitanje završava] /* Još koda od niti */ SleepEx (INFINITE); [RDone se izvršava dva puta] [Povratak iz SleepEx] /* Još koda od niti */ [2. citanje završava] /* Još koda od niti */ SleepEx (INFINITE); [RDone se izvršava jednom] /* Još koda od niti */ ExitProcess (0); RDone (... lpov ...) { /* Pokazuje da je I/O gotov */ CompleteFlag [lpov -> hEvent] = TRUE; } hEvent = 3 hEvent = 1 Red hEvent = 2

  37. Sažetak (1/2) • Windows nam daju tri načina za izvođenje asinkronog I/O. Svaka tehnika ima svoje prednosti i jedinstvene karakteristike. Izbor je često stvar idividualan. • Korištenje niti je najopćenitija tehnika • Radi i s Windows 9x • Svaka nit je odgovorna za niz od jedne ili više sinkronizirajućih, blokirajućih I/O operacija • Svaka nit treba imati svoj handle na datoteku ili pipu

  38. Sažetak (2/2) • Preklapajući I/O omogućava jednoj niti da izvodi asinkrone operacije na jednom handle-u datoteke • Trebamo handle događaja za svaku operaciju, radije nego nit i datotečni handle • Mora se čekati na svaku I/O operaciju da završi i onda obaviti sve potrebne operacije koje moraju čekati da I/O završi • Prošireni I/O automatski izvodi kod koji se izvodi prilikom završetka • Nisu potrebni dodatni događaji

More Related