Реферат: Эффективная многопоточность

Давайте более детально рассмотрим, как создается и функционирует порт завершения ввода/вывода [4].

При создании порта функцией CreateIoCompletionPort вызывается внутренний сервис NtCreateIoCompletion. Объект "порт" представлен следующей структурой [5]:

typedef stuct _IO_COMPLETION { KQUEUE Queue; } IO_COMPLETION;

То есть, по существу, объект "порт завершения" является объектом "очередь исполнительной системы" (KQUEUE). Вот как представлена очередь:

typedef stuct _KQUEUE { DISPATCHER_HEADER Header; LIST_ENTRY EnrtyListHead; //очередьпакетов DWORD CurrentCount; DWORD MaximumCount; LIST_ENTRY ThreadListHead; //очередьожидающихпотоков } KQUEUE;

Итак, для порта выделяется память, и затем происходит его инициализация с помощью функции KeInitializeQueue. (все, что касается такого супернизкого устройства порта, взято из [4], остальное – из DDK и [3]).

Когда происходит связывание порта с объектом "файл", Win32-функция CreateIoCompletionPort вызывает NtSetInformationFile. Класс информации для этой функции устанавливается как FileCompletionInformation, а в качестве параметра FileInformation передается указатель на структуру IO_COMPLETION_CONTEXT [5] или FILE_COMPLETION_INFORMATION [3].

typedef struct _IO_COMPLETION_CONTEXT { PVOID Port; PVOID Key; } IO_COMPLETION_CONTEXT; typedef struct _FILE_COMPLETION_INFORMATION { HANDLE IoCompletionHandle; ULONG CompletionKey; } FILE_COMPLETION_INFORMATION, *PFILE_COMPLETION_INFORMATION;

Указатель на эту структуру заносится в поле CompletionConext структуры FILE_OBJECT (смещение 0x6C).

После завершения асинхронной операции ввода/вывода для ассоциированного файла диспетчер ввода/вывода проверяет поле CompletionConext и, если оно не равно 0, создает пакет запроса (из структуры OVERLAPPED и ключа завершения) и помещает его в очередь с помощью вызова KeInsertQueue. Когда поток вызывает функцию GetQueuedCompletionStatus, на самом деле вызывается функция NtRemoveIoCompletion. NtRemoveIoCompletion проверяет параметры и вызывает функцию KeRemoveQueue, которая блокирует поток, если в очереди отсутствуют запросы, или поле CurrentCount структуры KQUEUE больше или равно MaximumCount. Если запросы есть, и число активных потоков меньше максимального, KeRemoveQueue удаляет вызвавший ее поток из очереди ожидающих потоков и увеличивает число активных потоков на 1. При занесении потока в очередь ожидающих потоков поле Queue структуры KTHREAD (смещение 0xE0) устанавливается равным адресу очереди (порта завершения). Зачем это нужно? Когда вызываются функции блокировки потока (WaitForSingleObject и др.), планировщик проверяет это поле, и если оно не равно 0, вызывает функцию KeActivateWaiterQueue, которая уменьшает число активных потоков порта на 1. Когда поток пробуждается после вызова блокирующих функций, планировщик выполняет те же действия, только вызывает при этом функцию KeUnwaitThread, которая увеличивает счетчик активных потоков на 1.