Книга является справочным пособием по языку Delphi в многоязыковой среле объектно-ориентированного программирования Delphi 2005 и Delphi 2006. Книга рассчитана на тех, кто разрабатывает традиционные приложения Win32 и на тех. кто начинает осваивать платформу .NET. Содержит краткий обзор платформы .NET, достаточный для того, чтобы можно было начинать разработки на этой платформе. Излагается методика переноса традиционных приложений VCL Win32 на платформу .NET и способы распространения приложений .NET.
В книге дается полное описание двух версий языка Delphi: для Win32 и для .NET: все синтаксические конструкции, все операции, оператор, директивы. Приводится методика работы со всеми основными типами данных: типами-значениями и типами-ссылками, числовыми данными, строками, файлами, потоками, массивами, множествами, структурами, классами, интерфейсами.
Дастся обширный справочный материал по классам VCL и библиотек .NET. по их свойствам и методам (свыше 1000 кратких и около 250 подробных описаний), по функциям Delphi и API Windows (около 800 функций библиотек VCL и .NET). Справочный материал снабжен подробными комментариями и примерами.
Как справочник книга полезна пользователям любой квалификации: от начинающих до опытных разработчиков.

Книга адресована программистам, работающим в самых разнообразных ОС UNIX. Авторы предлагают шире взглянуть на возможности параллельной организации вычислительного процесса в традиционном программировании. Особый акцент делается на потоках (threads), а именно на тех возможностях и сложностях, которые были привнесены в технику параллельных вычислений этой относительно новой парадигмой программирования. На примерах реальных кодов показываются приемы и преимущества параллельной организации вычислительного процесса. Некоторые из результатов испытаний тестовых примеров будут большим сюрпризом даже для самых бывалых программистов. Тем не менее излагаемые техники вполне доступны и начинающим программистам: для изучения материала требуется базовое знание языка программирования С/О++ и некоторое понимание "устройства" современных многозадачных ОС UNIX.

В качестве "испытательной площадки" для тестовых фрагментов выбрана ОСРВ QNX, что позволило с единой точки зрения взглянуть как на специфические механизмы микроядерной архитектуры QNX, так и на универсальные механизмы POSIX. В этом качестве книга может быть интересна и тем, кто не использует (и не планирует никогда использовать) ОС QNX: программистам в Linux, FreeBSD, NetBSD, Solaris и других традиционных ОС UNIX.

Код для работы с сокетами, базами sqlite а также реализации следующих алгоритмов:
- RSA с длинной ключей от 2048 до 4096 бит
- цифровая подпись на основе RSA
- трехшаговая схема аутентификации на основе сертификатов
- Blowfish в режиме CFB с длинной ключа 448 бит
- функции хеширования SHA-256 и SHA-512
- алгоритм проверки целостности потока информации HMAC на основе SHA-256
- генератор псевдослучайных чисел ANSI X9.17
- CRC32
- DoD-5220.22-M

В электронной монографии рассматриваются методы анализа и синтеза компьютерных сетей. Приводятся точные и приближенные математические методы исследования систем и сетей очередей, а также эффективные вычислительные алгоритмы расчета таких сете. С позиций теорий сетей очередей описываются различные аспекты проектирования компьютерных сетей. Рассматриваются стохастические сетевые модели анализа задержек, управления потоками и расчета узлов коммутации пакетов. Систематизируются и исследуются алгоритмы выбора оптимальных маршрутов в сетях пакетной коммутации и динамической маршрутизации в ATM сетях. Дается описание комбинаторного алгоритма синтеза топологической структуры корпоративных компьютерных сетей. Приводятся новые результаты в области проектирования и оценки производительности беспроводных компьютерных сетей под управлением протокола IEEE 802.11.
Автор: В.М. Вишневский

В книге подробно описана внутренняя структура операционной системы FreeBSD. В ней рассказывается об организации ядра FreeBSD и его службах, управлении процессами, потоками и памятью, сетевой и локальной файловых подсистемах и сетевых протоколах. Отражены вопросы межпроцессного взаимодействия и сетевой коммуникации. Рассматривается одна из последних версий FreeBSD - 5.2. Информация представлена в структурированном виде, поэтому книга может быть использована в качестве справочника.

Сегодня XML может использоваться в любых приложениях, которым нужна структурированная информация - от сложных геоинформационных систем, с гигантскими объемами передаваемой информации до обычных "однокомпьютерных" программ, использующих этот язык для описания служебной информации. При внимательном взгляде на окружающий нас информационный мир можно выделить множество задач, связанных с созданием и обработкой структурированной информации, для решения которых может использоваться XML:

В первую очередь, эта технология может оказаться полезной для разработчиков сложных информационных систем, с большим количеством приложений, связанных потоками информации самой различной структурой. В этом случае XML - документы выполняют роль универсального формата для обмена информацией между отдельными компонентами большой программы.
XML является базовым стандартом для нового языка описания ресурсов, RDF, позволяющего упростить многие проблемы в Web, связанные с поиском нужной информации, обеспечением контроля за содержимым сетевых ресурсов, создания электронных библиотек и т.д.

Язык XML позволяет описывать данные произвольного типа и используется для представления специализированной информации, например химических, математических, физических формул, медицинских рецептов, нотных записей, и т.д. Это означает, что XML может служить мощным дополнением к HTML для распространения в Web "нестандартной" информации. Возможно, в самом ближайшем будущем XML полностью заменит собой HTML, по крайней мере, первые попытки интеграции этих двух языков уже делаются (спецификация XHTML).
XML-документы могут использоваться в качестве промежуточного формата данных в трехзвенных системах. Обычно схема взаимодействия между серверами приложений и баз данных зависит от конкретной СУБД и диалекта SQL, используемого для доступа к данным. Если же результаты запроса будут представлены в некотором универсальном текстовом формате, то звено СУБД, как таковое, станет "прозрачным" для приложения. Кроме того, сегодня на рассмотрение W3C предложена спецификация нового языка запросов к базам данных XQL, который в будущем может стать альтернативой SQL.
Информация, содержащаяся в XML-документах, может изменяться, передаваться на машину клиента и обновляться по частям. Разрабатываемые спецификации XLink и Xpointer поволят ссылаться на отдельные элементы документа, c учетом их вложенности и значений атрибутов.
Использование стилевых таблиц (XSL) позволяет обеспечить независимое от конкретного устройства вывода отображение XML- документов.
XML может использоваться в обычных приложениях для хранения и обработки структурированных данных в едином формате.

Данная статья предназначена для начинающих программистов, которые никогда не работали с потоками, и хотели бы узнать основы работы с ними. Желательно, чтоб читатель знал основы ООП и имел какой-нибудь опыт работы в Delphi.

Для начала давайте определимся, что под словом "поток" я подразумеваю именно Thread, который еще имеет название "нить". Нередко встречал на форумах мнения, что потоки не нужны вообще, любую программу можно написать так, что она будет замечательно работать и без них. Конечно, если не делать ничего серьёзней "Hello World" это так и есть, но если постепенно набирать опыт, рано или поздно любой начинающий программист упрётся в возможности "плоского" кода, возникнет необходимость распараллелить задачи. А некоторые задачи вообще нельзя реализовать без использования потоков, например работа с сокетами, COM-портом, длительное ожидание каких-либо событий, и т.д.

Всем известно, что Windows система многозадачная. Попросту говоря, это означает, что несколько программ могут работать одновременно под управлением ОС. Все мы открывали диспетчер задач и видели список процессов. Процесс - это экземпляр выполняемого приложения. На самом деле сам по себе он ничего не выполняет, он создаётся при запуске приложения, содержит в себе служебную информацию, через которую система с ним работает, так же ему выделяется необходимая память под код и данные. Для того, чтобы программа заработала, в нём создаётся поток. Любой процесс содержит в себе хотя бы один поток, и именно он отвечает за выполнение кода и получает на это процессорное время. Этим и достигается мнимая параллельность работы программ, или, как её еще называют, псевдопараллельность. Почему мнимая? Да потому, что реально процессор в каждый момент времени может выполнять только один участок кода. Windows раздаёт процессорное время всем потокам в системе по очереди, тем самым создаётся впечатление, что они работают одновременно. Реально работающие параллельно потоки могут быть только на машинах с двумя и более процессорами.

Для создания дополнительных потоков в Delphi существует базовый класс TThread, от него мы и будем наследоваться при реализации своих потоков. Для того, чтобы создать "скелет" нового класса, можно выбрать в меню File - New - Thread Object, Delphi создаст новый модуль с заготовкой этого класса. Я же для наглядности опишу его в модуле формы. Как видите, в этой заготовке добавлен один метод - Execute. Именно его нам и нужно переопределить, код внутри него и будет работать в отдельном потоке. И так, попробуем написать пример - запустим в потоке бесконечный цикл:

Код

TNewThread = class(TThread)
private
{ Private declarations }
protected
procedure Execute; override;
end;


var
Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

{ TNewThread }

procedure TNewThread.Execute;
begin
while true do {ничего не делаем};
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
NewThread: TNewThread;
begin
NewThread:=TNewThread.Create(true);
NewThread.FreeOnTerminate:=true;
NewThread.Priority:=tpLower;
NewThread.Resume;
end;

Запустите пример на выполнение и нажмите кнопку. Вроде ничего не происходит - форма не зависла, реагирует на перемещения. На самом деле это не так - откройте диспетчер задач и вы увидите, что процессор загружен по-полной. Сейчас в процессе вашего приложения работает два потока - один был создан изначально, при запуске приложения. Второй, который так грузит процессор - мы создали по нажатию кнопки. Итак, давайте разберём, что же означает код в Button1Click:

Код

NewThread:=TNewThread.Create(true);

тут мы создали экземпляр класса TNewThread. Конструктор Create имеет всего один параметр - CreateSuspended типа boolean, который указывает, запустить новый поток сразу после создания (если false), или дождаться команды (если true).

Код

New.FreeOnTerminate := true;

свойство FreeOnTerminate определяет, что поток после выполнения автоматически завершится, объект будет уничтожен, и нам не придётся его уничтожать вручную. В нашем примере это не имеет значения, так как сам по себе он никогда не завершится, но понадобится в следующих примерах.

Код

NewThread.Priority:=tpLower;

Свойство Priority, если вы еще не догадались из названия, устанавливает приоритет потока. Да да, каждый поток в системе имеет свой приоритет. Если процессорного времени не хватает, система начинает распределять его согласно приоритетам потоков. Свойство Priority может принимать следующие значения:

tpTimeCritical - критический

tpHighest - очень высокий

tpHigher - высокий

tpNormal - средний

tpLower - низкий

tpLowest - очень низкий

tpIdle - поток работает во время простоя системы

Ставить высокие приоритеты потокам не стоит, если этого не требует задача, так как это сильно нагружает систему.

Код

NewThread.Resume;

Ну и собственно, запуск потока.

Думаю, теперь вам понятно, как создаются потоки. Заметьте, ничего сложного. Но не всё так просто. Казалось бы - пишем любой код внутри метода Execute и всё, а нет, потоки имеют одно неприятное свойство - они ничего не знают друг о друге. И что такого? - спросите вы. А вот что: допустим, вы пытаетесь из другого потока изменить свойство какого-нибудь компонента на форме. Как известно, VCL однопоточна, весь код внутри приложения выполняется последовательно. Допустим, в процессе работы изменились какие-то данные внутри классов VCL, система отбирает время у основного потока, передаёт по кругу остальным потокам и возвращает обратно, при этом выполнение кода продолжается с того места, где приостановилось. Если мы из своего потока что-то меняем, к примеру, на форме, задействуется много механизмов внутри VCL (напомню, выполнение основного потока пока "приостановлено"), соответственно за это время успеют измениться какие-либо данные. И тут вдруг время снова отдаётся основному потоку, он спокойно продолжает своё выполнение, но данные уже изменены! К чему это может привести - предугадать нельзя. Вы можете проверить это тысячу раз, и ничего не произойдёт, а на тысяча первый программа рухнет. И это относится не только к взаимодействию дополнительных потоков с главным, но и к взаимодействию потоков между собой. Писать такие ненадёжные программы конечно нельзя.
Синхронизации потоков
Если вы создали шаблон класса автоматически, то, наверное, заметили комментарий, который дружелюбная Delphi поместила в новый модуль. Он гласит: "Methods and properties of objects in visual components can only be used in a method called using Synchronize". Это значит, что обращение к визуальным компонентам возможно только путём вызова процедуры Synchronize. Давайте рассмотрим пример, но теперь наш поток не будет разогревать процессор впустую, а будет делать что-нибудь полезное, к примеру, прокручивать ProgressBar на форме. В качестве параметра в процедуру Synchronize передаётся метод нашего потока, но сам он передаётся без параметров. Параметры можно передать, добавив поля нужного типа в описание нашего класса. У нас будет одно поле - тот самый прогресс:

Код

TNewThread = class(TThread)
private
Progress: integer;
procedure SetProgress;
protected
procedure Execute; override;
end;
...

procedure TNewThread.Execute;
var
i: integer;
begin
for i:=0 to 100 do
begin
sleep(50);
Progress:=i;
Synchronize(SetProgress);
end;
end;

procedure TNewThread.SetProgress;
begin
Form1.ProgressBar1.Position:=Progress;
end;

Вот теперь ProgressBar двигается, и это вполне безопасно. А безопасно вот почему: процедура Synchronize на время приостанавливает выполнение нашего потока, и передаёт управление главному потоку, т.е. SetProgress выполняется в главном потоке. Это нужно запомнить, потому что некоторые допускают ошибки, выполняя внутри Synchronize длительную работу, при этом, что очевидно, форма зависает на длительное время. Поэтому используйте Synchronize для вывода информации - то самое двигание прогресса, обновления заголовков компонентов и т.д.

Вы наверное заметили, что внутри цикла мы используем процедуру Sleep. В однопоточном приложении Sleep используется редко, а вот в потоках его использовать очень удобно. Пример - бесконечный цикл, пока не выполнится какое-нибудь условие. Если не вставить туда Sleep мы будем просто нагружать систему бесполезной работой.

Надеюсь, вы поняли как работает Synchronize. Но есть еще один довольно удобный способ передать информацию форме - посылка сообщения. Давайте рассмотрим и его. Для этого объявим константу:

Код

const
PROGRESS_POS = WM_USER+1;

В объявление класса формы добавим новый метод, а затем и его реализацию:

Код

TForm1 = class(TForm)
Button1: TButton;
ProgressBar1: TProgressBar;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
procedure SetProgressPos(var Msg: TMessage); message PROGRESS_POS;
public
{ Public declarations }
end;
...

procedure TForm1.SetProgressPos(var Msg: TMessage);
begin
ProgressBar1.Position:=Msg.LParam;
end;

Теперь мы немного изменим, можно сказать даже упростим, реализацию метода Execute нашего потока:

procedure TNewThread.Execute;
var
i: integer;
begin
for i:=0 to 100 do
begin
sleep(50);
SendMessage(Form1.Handle,PROGRESS_POS,0,i);
end;
end;

Используя функцию SendMessage, мы посылаем окну приложения сообщение, один из параметров которого содержит нужный нам прогресс. Сообщение становится в очередь, и согласно этой очереди будет обработано главным потоком, где и выполнится метод SetProgressPos. Но тут есть один нюанс: SendMessage, как и в случае с Synchronize, приостановит выполнение нашего потока, пока основной поток не обработает сообщение. Если использовать PostMessage этого не произойдёт, наш поток отправит сообщение и продолжит свою работу, а уж когда оно там обработается - неважно. Какую из этих функций использовать - решать вам, всё зависит от задачи.

Вот, в принципе, мы и рассмотрели основные способы работы с компонентами VCL из потоков. А как быть, если в нашей программе не один новый поток, а несколько? И нужно организовать работу с одними и теми же данными? Тут нам на помощь приходят другие способы синхронизации. Один из них мы и рассмотрим. Для его реализации нужно добавить в проект модуль SyncObjs.
Критические секции
Работают они следующим образом: внутри критической секции может работать только один поток, другие ждут его завершения. Чтобы лучше понять, везде приводят сравнение с узкой трубой: представьте, с одной стороны "толпятся" потоки, но в трубу может "пролезть" только один, а когда он "пролезет" - начнёт движение второй, и так по порядку. Еще проще понять это на примере и тем же ProgressBar'ом. Итак, запустите один из примеров, приведённых ранее. Нажмите на кнопку, подождите несколько секунд, а затем нажмите еще раз. Что происходит? ProgressBar начал прыгать. Прыгает потому, что у нас работает не один поток, а два, и каждый из них передаёт разные значения прогресса. Теперь немного переделаем код, в событии onCreate формы создадим критическую секцию:

Код

var
Form1: TForm1;
CriticalSection: TCriticalSection;

...

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
CriticalSection:=TCriticalSection.Create;
end;

У TCriticalSection есть два нужных нам метода, Enter и Leave, соответственно вход и выход из неё. Поместим наш код в критическую секцию:

Код

procedure TNewThread.Execute;
var
i: integer;
begin
CriticalSection.Enter;
for i:=0 to 100 do
begin
sleep(50);
SendMessage(Form1.Handle,PROGRESS_POS,0,i);
end;
CriticalSection.Leave;
end;

Попробуйте запустить приложение и нажать несколько раз на кнопку, а потом посчитайте, сколько раз пройдёт прогресс. Понятно, в чем суть? Первый раз, нажимая на кнопку, мы создаём поток, он занимает критическую секцию и начинает работу. Нажимаем второй - создаётся второй поток, но критическая секция занята, и он ждёт, пока её не освободит первый. Третий, четвёртый - все пройдут только по-очереди.

Критические секции удобно использовать при обработке одних и тех же данных (списков, массивов) разными потоками. Поняв, как они работают, вы всегда найдёте им применение.

В этой небольшой статье рассмотрены не все способы синхронизации, есть еще события (TEvent), а так же объекты системы, такие как мьютексы (Mutex), семафоры (Semaphore), но они больше подходят для взаимодействия между приложениями. Остальное, что касается использования класса TThread, вы можете узнать самостоятельно, в help'е всё довольно подробно описано. Цель этой статьи - показать начинающим, что не всё так сложно и страшно, главное разобраться, что есть что. И побольше практики - самое главное опыт!

Сохраняем Bitmap в поле dbase с именем Icon. Icon представляет собой двоичное Blob-поле.

Код

procedure ....
var IconStream : TMemoryStream;
..
..
begin

.
.
IconStream := TMemoryStream.Create;
Image1.picture.icon.savetostream(IconStream);
(Table1.fieldbyname('Icon') as TBlobField).LoadFromStream(IconStream);
Table1.post;
IconStream.Free;
.
.
end;

Пишем и читаем Bitmap в Timage из поля dbase с именем Icon.

Код

procedure .....
var IconStream : TMemoryStream;
..
..
begin
.
.
IconStream := TMemoryStream.Create;
(Table1.fieldbyname('Icon') as TBlobField).SaveToStream(IconStream);
{что бы что-нибудь записать, необходимо установить позицию потока в ноль!}
IconStream.Position := 0;
appointment.iconimage.picture.icon.loadfromstream(iconstream);
IconStream.Free;
end;

Надеюсь это поможет, поскольку найти информацию в справочной системе по этой теме практически невозможно. Чтобы сделать это, я перепробовал множество способов. Я пробовал использовать TBlobField и TBlobStream, но они не смогли мне помочь (может быть из-за убогой документации borland?).

Мне нужно записать серию чисел в файл Paradox в blob-поле. Числа получаются из значений компонент, размещенных на форме. Затем мне нужно будет считывать числа из blob-поля и устанавливать согласно им значения компонент. Как мне сделать это?

Вы можете начать свое исследование со следующего модуля:

Код

unit BlobFld;

interface

uses
SysUtils, WinTypes, WinProcs, Messages, Classes, Graphics, Controls,
Forms, Dialogs, StdCtrls, Buttons, DBTables, DB, ExtCtrls, DBCtrls,
Grids, DBGrids;

type
TFrmBlobFld = class(TForm)
BtnWrite: TBitBtn;
Table1: TTable;
DataSource1: TDataSource;
DBNavigator1: TDBNavigator;
LbxDisplayBlob: TListBox;
Table1pubid: TIntegerField;
Table1comments: TMemoField;
Table1UpdateTime: TTimeField;
Table1Real1: TFloatField;
Table1Real2: TFloatField;
Table1Real3: TFloatField;
Table1Curr1: TCurrencyField;
Table1Blobs: TBlobField;
Table1Bytes: TBytesField;
CbxRead: TCheckBox;
procedure BtnWriteClick(Sender: TObject);
procedure DataSource1DataChange(Sender: TObject; Field: TField);
procedure FormShow(Sender: TObject);
procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);
private
{ Private-Deklarationen }
public
{ Public-Deklarationen }
end;

var
FrmBlobFld: TFrmBlobFld;

implementation

{$R *.DFM}

type
ADouble = array[1..12] of double;
PADouble = ^ADouble;

procedure TFrmBlobFld.BtnWriteClick(Sender: TObject);
var
i: integer;
myBlob: TBlobStream;
v: longint;
begin
Table1.Edit;

myBlob := TBlobStream.Create(Table1Blobs, bmReadWrite);
try
v := ComponentCount;
myBlob.Write(v, sizeof(longint));

for i := 0 to ComponentCount - 1 do
begin
v := Components[i].ComponentIndex;
myBlob.Write(v, sizeof(longint));
end;
finally
Table1.Post;
myBlob.Free;
end;
end;

procedure TFrmBlobFld.DataSource1DataChange(Sender: TObject; Field: TField);
var
i: integer;
myBlob: TBlobStream;
t: longint;
v: longint;
begin
if CbxRead.Checked then
begin
LbxDisplayBlob.Clear;

myBlob := TBlobStream.Create(Table1Blobs, bmRead);
try
myBlob.Read(t, sizeof(longint));
LbxDisplayBlob.Items.Add(IntToStr(t));

for i := 0 to t - 1 do
begin
myBlob.Read(v, sizeof(longint));
LbxDisplayBlob.Items.Add(IntToStr(v));
end;
finally
myBlob.Free;
end;
end;
end;

procedure TFrmBlobFld.FormShow(Sender: TObject);
begin
Table1.Open;
end;

procedure TFrmBlobFld.FormClose(Sender: TObject;
var Action: TCloseAction);
begin
Table1.Close;
end;

end.

Как мне в таблице Paradox скопировать массив целочисленных чисел в TBlobField и наоборот? Элементы массива являются точками графика данных, который я хочу выводить, если запись доступна.

Запишите массив в поток памяти и затем используйте метод TBlob LoadFromStream. Для извлечения данных используйте метод TBlob SaveToStream (сохранение и извлечение массива из потока памяти).

Сеть всегда объединяет несколько абонентов, каждый из которых имеет право передавать свои пакеты. Но, как уже отмечалось, по одному кабелю одновременно передавать два (или более) пакета нельзя, иначе может возникнуть конфликт (коллизия), который приведет к искажению либо потере обоих пакетов (или всех пакетов, участвующих в конфликте). Значит, надо каким-то образом установить очередность доступа к сети (захвата сети) всеми абонентами, желающими передавать. Это относится, прежде всего, к сетям с топологиями шина и кольцо. Точно так же при топологии звезда необходимо установить очередность передачи пакетов периферийными абонентами, иначе центральный абонент просто не сможет справиться с их обработкой.

В сети обязательно применяется тот или иной метод управления обменом (метод доступа, метод арбитража), разрешающий или предотвращающий конфликты между абонентами. От эффективности работы выбранного метода управления обменом зависит очень многое: скорость обмена информацией между компьютерами, нагрузочная способность сети (способность работать с различными интенсивностями обмена), время реакции сети на внешние события и т.д. Метод управления – это один из важнейших параметров сети.

Тип метода управления обменом во многом определяется особенностями топологии сети. Но в то же время он не привязан жестко к топологии, как нередко принято считать.

Методы управления обменом в локальных сетях делятся на две группы:

* Централизованные методы, в которых все управление обменом сосредоточено в одном месте. Недостатки таких методов: неустойчивость к отказам центра, малая гибкость управления (центр обычно не может оперативно реагировать на все события в сети). Достоинство централизованных методов – отсутствие конфликтов, так как центр всегда предоставляет право на передачу только одному абоненту, и ему не с кем конфликтовать.
* Децентрализованные методы, в которых отсутствует центр управления. Всеми вопросами управления, в том числе предотвращением, обнаружением и разрешением конфликтов, занимаются все абоненты сети. Главные достоинства децентрализованных методов: высокая устойчивость к отказам и большая гибкость. Однако в данном случае возможны конфликты, которые надо разрешать.

Существует и другое деление методов управления обменом, относящееся, главным образом, к децентрализованным методам:

* Детерминированные методы определяют четкие правила, по которым чередуются захватывающие сеть абоненты. Абоненты имеют определенную систему приоритетов, причем приоритеты эти различны для всех абонентов. При этом, как правило, конфликты полностью исключены (или маловероятны), но некоторые абоненты могут дожидаться своей очереди на передачу слишком долго. К детерминированным методам относится, например, маркерный доступ (сети Token-Ring, FDDI), при котором право передачи передается по эстафете от абонента к абоненту.
* Случайные методы подразумевают случайное чередование передающих абонентов. При этом возможность конфликтов подразумевается, но предлагаются способы их разрешения. Случайные методы значительно хуже (по сравнению с детерминированными) работают при больших информационных потоках в сети (при большом трафике сети) и не гарантируют абоненту величину времени доступа. В то же время они обычно более устойчивы к отказам сетевого оборудования и более эффективно используют сеть при малой интенсивности обмена. Пример случайного метода – CSMA/CD (сеть Ethernet).

Для трех основных топологий характерны три наиболее типичных метода управления обменом.


Для топологии звезда лучше всего подходит централизованный метод управления. Это связано с тем, что все информационные потоки проходят через центр, и именно этому центру логично доверить управление обменом в сети. Причем не так важно, что находится в центре звезды: компьютер (центральный абонент), как на рис. 1.6, или же специальный концентратор, управляющий обменом, но сам не участвующий в нем. В данном случае речь идет уже не о пассивной звезде (рис. 1.11), а о некой промежуточной ситуации, когда центр не является полноценным абонентом, но управляет обменом. Это, к примеру, реализовано в сети 100VG-AnyLAN.

Самый простейший централизованный метод состоит в следующем.

Периферийные абоненты, желающие передать свой пакет (или, как еще говорят, имеющие заявки на передачу), посылают центру свои запросы (управляющие пакеты или специальные сигналы). Центр же предоставляет им право передачи пакета в порядке очередности, например, по их физическому расположению в звезде по часовой стрелке. После окончания передачи пакета каким-то абонентом право передавать получит следующий по порядку (по часовой стрелке) абонент, имеющий заявку на передачу (рис. 4.8). Например, если передает второй абонент, то после него имеет право на передачу третий. Если же третьему абоненту не надо передавать, то право на передачу переходит к четвертому и т.д.

Централизованный метод управления обменом в сети с топологией звезда

Рис. 4.8. Централизованный метод управления обменом в сети с топологией звезда

В этом случае говорят, что абоненты имеют географические приоритеты (по их физическому расположению). В каждый конкретный момент наивысшим приоритетом обладает следующий по порядку абонент, но в пределах полного цикла опроса ни один из абонентов не имеет никаких преимуществ перед другими. Никому не придется ждать своей очереди слишком долго. Максимальная величина времени доступа для любого абонента в этом случае будет равна суммарному времени передачи пакетов всех абонентов сети кроме данного. Для топологии, показанной на рис. 4.8, она составит четыре длительности пакета. Никаких столкновений пакетов при этом методе в принципе быть не может, так как все решения о доступе принимаются в одном месте.

Рассмотренный метод управления можно назвать методом с пассивным центром, так как центр пассивно прослушивает всех абонентов. Возможен и другой принцип реализации централизованного управления (его можно назвать методом с активным центром).

В этом случае центр посылает запросы о готовности передавать (управляющие пакеты или специальные сигналы) по очереди всем периферийным абонентам. Тот периферийный абонент, который хочет передавать (первый из опрошенных) посылает ответ (или же сразу начинает свою передачу). В дальнейшем центр проводит сеанс обмена именно с ним. После окончания этого сеанса центральный абонент продолжает опрос периферийных абонентов по кругу (как на рис. 4.8). Если желает передавать центральный абонент, он передает вне очереди.

Как в первом, так и во втором случае никаких конфликтов быть не может (решение принимает единый центр, которому не с кем конфликтовать). Если все абоненты активны, и заявки на передачу поступают интенсивно, то все они будут передавать строго по очереди. Но центр должен быть исключительно надежен, иначе будет парализован весь обмен. Механизм управления не слишком гибок, так как центр работает по жестко заданному алгоритму. К тому же скорость управления невысока. Ведь даже в случае, когда передает только один абонент, ему все равно приходится ждать после каждого переданного пакета, пока центр опросит всех остальных абонентов.

Как правило, централизованные методы управления применяются в небольших сетях (с числом абонентов не более чем несколько десятков). В случае больших сетей нагрузка по управлению обменом на центр существенно возрастает.


При топологии шина также возможно централизованное управление. При этом один из абонентов ("центральный") посылает по шине всем остальным ("периферийным") запросы (управляющие пакеты), выясняя, кто из них хочет передать, затем разрешает передачу одному из абонентов. Абонент, получивший право на передачу, по той же шине передает свой информационный пакет тому абоненту, которому хочет. А после окончания передачи передававший абонент все по той же шине сообщает "центру", что он закончил передачу (управляющим пакетом), и "центр" снова начинает опрос (рис. 4.9).

Централизованное управление в сети с топологией шина

Рис. 4.9. Централизованное управление в сети с топологией шина

Преимущества и недостатки такого управления – те же самые, что и в случае централизованно управляемой звезды. Единственное отличие состоит в том, что центр здесь не пересылает информацию от одного абонента к другому, как в топологии активная звезда, а только управляет обменом.

Гораздо чаще в шине используется децентрализованное случайное управление, так как сетевые адаптеры всех абонентов в данном случае одинаковы, и именно этот метод наиболее органично подходит шине. При выборе децентрализованного управления все абоненты имеют равные права доступа к сети, то есть особенности топологии совпадают с особенностями метода управления. Решение о том, когда можно передавать свой пакет, принимается каждым абонентом на месте, исходя только из анализа состояния сети. В данном случае возникает конкуренция между абонентами за захват сети, и, следовательно, возможны конфликты между ними и искажения передаваемой информации из-за наложения пакетов.

Существует множество алгоритмов доступа или, как еще говорят, сценариев доступа, порой очень сложных. Их выбор зависит от скорости передачи в сети, длины шины, загруженности сети (интенсивности обмена или трафика сети), используемого кода передачи.

Иногда для управления доступом к шине применяется дополнительная линия связи, что позволяет упростить аппаратуру контроллеров и методы доступа, но заметно увеличивает стоимость сети за счет удвоения длины кабеля и количества приемопередатчиков. Поэтому данное решение не получило широкого распространения.

Суть всех случайных методов управления обменом довольно проста.

Если сеть свободна (то есть никто не передает своих пакетов), то абонент, желающий передавать, сразу начинает свою передачу. Время доступа в этом случае равно нулю.

Если же в момент возникновения у абонента заявки на передачу сеть занята, то абонент, желающий передавать, ждет освобождения сети. В противном случае исказятся и пропадут оба пакета. После освобождения сети абонент, желающий передавать, начинает свою передачу.

Возникновение конфликтных ситуаций (столкновений пакетов, коллизий), в результате которых передаваемая информация искажается, возможно в двух случаях.

* При одновременном начале передачи двумя или более абонентами, когда сеть свободна (рис. 4.10). Это ситуация довольно редкая, но все-таки вполне возможная.
* При одновременном начале передачи двумя или более абонентами сразу после освобождения сети (рис. 4.11). Это ситуация наиболее типична, так как за время передачи пакета одним абонентом вполне может возникнуть несколько новых заявок на передачу у других абонентов.

Существующие случайные методы управления обменом (арбитража) различаются тем, как они предотвращают возможные конфликты или же разрешают уже возникшие. Ни один конфликт не должен нарушать обмен, все абоненты должны, в конце концов, передать свои пакеты.

В процессе развития локальных сетей было разработано несколько разновидностей случайных методов управления обменом.

Коллизии в случае начала передачи при свободной сети

Рис. 4.10. Коллизии в случае начала передачи при свободной сети

Коллизии в случае начала передачи после освобождения сети

Рис. 4.11. Коллизии в случае начала передачи после освобождения сети

Например, был предложен метод, при котором не все передающие абоненты распознают коллизию, а только те, которые имеют меньшие приоритеты. Абонент с максимальным приоритетом из всех, начавших передачу, закончит передачу своего пакета без ошибок. Остальные, обнаружив коллизию, прекратят свою передачу и будут ждать освобождения сети для новой попытки. Для контроля коллизии каждый передающий абонент производит побитное сравнение передаваемой им в сеть информации и данных, присутствующих в сети. Побеждает тот абонент, заголовок пакета которого дольше других не искажается от коллизии. Этот метод, называемый децентрализованным кодовым приоритетным методом, отличается низким быстродействием и сложностью реализации.

При другом методе управления обменом каждый абонент начинает свою передачу после освобождения сети не сразу, а, выдержав свою, строго индивидуальную задержку, что предотвращает коллизии после освобождения сети и тем самым сводит к минимуму общее количество коллизий. Максимальным приоритетом в этом случае будет обладать абонент с минимальной задержкой. Столкновения пакетов возможны только тогда, когда два и более абонентов захотели передавать одновременно при свободной сети. Этот метод, называемый децентрализованным временным приоритетным методом, хорошо работает только в небольших сетях, так как каждому абоненту нужно обеспечить свою индивидуальную задержку.

В обоих случаях имеется система приоритетов, все же данные методы относятся к случайным, так как исход конкуренции невозможно предсказать. Случайные приоритетные методы ставят абонентов в неравные условия при большой интенсивности обмена по сети, так как высокоприоритетные абоненты могут надолго заблокировать сеть для низкоприоритетных абонентов.
[pagebreak]
Чаще всего система приоритетов в методе управления обменом в шине отсутствует полностью. Именно так работает наиболее распространенный стандартный метод управления обменом CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), используемый в сети Ethernet. Его главное достоинство в том, что все абоненты полностью равноправны, и ни один из них не может надолго заблокировать обмен другому (как в случае наличия приоритетов). В этом методе коллизии не предотвращаются, а разрешаются.

Суть метода состоит в том, что абонент начинает передавать сразу, как только он выяснит, что сеть свободна. Если возникают коллизии, то они обнаруживаются всеми передающими абонентами. После чего все абоненты прекращают свою передачу и возобновляют попытку начать новую передачу пакета через временной интервал, длительность которого выбирается случайным образом. Поэтому повторные коллизии маловероятны.

Еще один распространенный метод случайного доступа – CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – множественный доступ с контролем несущей и избежанием коллизий) применяющийся, например, в сети Apple LocalTalk. Абонент, желающий передавать и обнаруживший освобождение сети, передает сначала короткий управляющий пакет запроса на передачу. Затем он заданное время ждет ответного короткого управляющего пакета подтверждения запроса от абонента-приемника. Если ответа нет, передача откладывается. Если ответ получен, передается пакет. Коллизии полностью не устраняются, но в основном сталкиваются управляющие пакеты. Столкновения информационных пакетов выявляются на более высоких уровнях протокола.

Подобные методы будут хорошо работать только при не слишком большой интенсивности обмена по сети. Считается, что приемлемое качество связи обеспечивается при нагрузке не выше 30—40% (то есть когда сеть занята передачей информации примерно на 30—40% всего времени). При большей нагрузке повторные столкновения учащаются настолько, что наступает так называемый коллапс или крах сети, представляющий собой резкое падение ее производительности.

Недостаток всех случайных методов состоит еще и в том, что они не гарантируют величину времени доступа к сети, которая зависит не только от выбора задержки между попытками передачи, но и от общей загруженности сети. Поэтому, например, в сетях, выполняющих задачи управления оборудованием (на производстве, в научных лабораториях), где требуется быстрая реакция на внешние события, сети со случайными методами управления используются довольно редко.

При любом случайном методе управления обменом, использующем детектирование коллизии (в частности, при CSMA/CD), возникает вопрос о том, какой должна быть минимальная длительность пакета, чтобы коллизию обнаружили все начавшие передавать абоненты. Ведь сигнал по любой физической среде распространяется не мгновенно, и при больших размерах сети (диаметре сети) задержка распространения может составлять десятки и сотни микросекунд. Кроме того, информацию об одновременно происходящих событиях разные абоненты получают не в одно время. С тем чтобы рассчитать минимальную длительность пакета, следует обратиться к рис. 4.12.

Расчет минимальной длительности пакета

Рис. 4.12. Расчет минимальной длительности пакета

Пусть L – полная длина сети, V – скорость распространения сигнала в используемом кабеле. Допустим, абонент 1 закончил свою передачу, а абоненты 2 и 3 захотели передавать во время передачи абонента 1 и ждали освобождения сети.

После освобождения сети абонент 2 начнет передавать сразу же, так как он расположен рядом с абонентом 1. Абонент 3 после освобождения сети узнает об этом событии и начнет свою передачу через временной интервал прохождения сигнала по всей длине сети, то есть через время L/V. При этом пакет от абонента 3 дойдет до абонента 2 еще через временной интервал L/V после начала передачи абонентом 3 (обратный путь сигнала). К этому моменту передача пакета абонентом 2 не должна закончиться, иначе абонент 2 так и не узнает о столкновении пакетов (о коллизии), в результате чего будет передан неправильный пакет.

Получается, что минимально допустимая длительность пакета в сети должна составлять 2L/V, то есть равняться удвоенному времени распространения сигнала по полной длине сети (или по пути наибольшей длины в сети). Это время называется двойным или круговым временем задержки сигнала в сети или PDV (Path Delay Value). Этот же временной интервал можно рассматривать как универсальную меру одновременности любых событий в сети.

Стандартом на сеть задается как раз величина PDV, определяющая минимальную длину пакета, и из нее уже рассчитывается допустимая длина сети. Дело в том, что скорость распространения сигнала в сети для разных кабелей отличается. Кроме того, надо еще учитывать задержки сигнала в различных сетевых устройствах. Расчетам допустимых конфигураций сети Ethernet посвящена глава 10.

Отдельно следует остановиться на том, как сетевые адаптеры распознают коллизию в кабеле шины, то есть столкновение пакетов. Ведь простое побитное сравнение передаваемой абонентом информации с той, которая реально присутствует в сети, возможно только в случае самого простого кода NRZ, используемого довольно редко. При применении манчестерского кода, который обычно подразумевается в случае метода управления обменом CSMA/CD, требуется принципиально другой подход.

Как уже отмечалось, сигнал в манчестерском коде всегда имеет постоянную составляющую, равную половине размаха сигнала (если один из двух уровней сигнала нулевой). Однако в случае столкновения двух и более пакетов (при коллизии) это правило выполняться не будет. Постоянная составляющая суммарного сигнала в сети будет обязательно больше или меньше половины размаха (рис. 4.13). Ведь пакеты всегда отличаются друг от друга и к тому же сдвинуты друг относительно друга во времени. Именно по выходу уровня постоянной составляющей за установленные пределы и определяет каждый сетевой адаптер наличие коллизии в сети.

Определение факта коллизии в шине при использовании манчестерского кода

Рис. 4.13. Определение факта коллизии в шине при использовании манчестерского кода

Задача обнаружения коллизии существенно упрощается, если используется не истинная шина, а равноценная ей пассивная звезда (рис. 4.14).

Обнаружение коллизии в сети пассивная звезда

Рис. 4.14. Обнаружение коллизии в сети пассивная звезда

При этом каждый абонент соединяется с центральным концентратором, как правило, двумя кабелями, каждый из которых передает информацию в своем направлении. Во время передачи своего пакета абоненту достаточно всего лишь контролировать, не приходит ли ему в данный момент по встречному кабелю (приемному) другой пакет. Если встречный пакет приходит, то детектируется коллизия. Точно так же обнаруживает коллизии и концентратор.


Кольцевая топология имеет свои особенности при выборе метода управления обменом. В этом случае важно то, что любой пакет, посланный по кольцу, последовательно пройдя всех абонентов, через некоторое время возвратится в ту же точку, к тому же абоненту, который его передавал (так как топология замкнутая). Здесь нет одновременного распространения сигнала в две стороны, как в топологии шина. Как уже отмечалось, сети с топологией кольцо бывают однонаправленными и двунаправленными. Наиболее распространены однонаправленные.

В сети с топологией кольцо можно использовать различные централизованные методы управления (как в звезде), а также методы случайного доступа (как в шине), но чаще выбирают все-таки специфические методы управления, в наибольшей степени соответствующие особенностям кольца.

Самые популярные методы управления в кольцевых сетях маркерные (эстафетные), те, которые используют маркер (эстафету) – небольшой управляющий пакет специального вида. Именно эстафетная передача маркера по кольцу позволяет передавать право на захват сети от одного абонента к другому. Маркерные методы относятся к децентрализованным и детерминированным методам управления обменом в сети. В них нет явно выраженного центра, но существует четкая система приоритетов, и потому не бывает конфликтов.

Работа маркерного метода управления в сети с топологией кольцо представлена на рис. 4.15.


Рис. 4.15. Маркерный метод управления обменом (СМ—свободный маркер, ЗМ— занятый маркер, МП— занятый маркер с подтверждением, ПД—пакет данных)

По кольцу непрерывно ходит специальный управляющий пакет минимальной длины, маркер, предоставляющий абонентам право передавать свой пакет. Алгоритм действий абонентов:

1. Абонент 1, желающий передать свой пакет, должен дождаться прихода к нему свободного маркера. Затем он присоединяет к маркеру свой пакет, помечает маркер как занятый и отправляет эту посылку следующему по кольцу абоненту.
2. Все остальные абоненты (2, 3, 4), получив маркер с присоединенным пакетом, проверяют, им ли адресован пакет. Если пакет адресован не им, то они передают полученную посылку (маркер + пакет) дальше по кольцу.
3. Если какой-то абонент (в данном случае это абонент 2) распознает пакет как адресованный ему, то он его принимает, устанавливает в маркере бит подтверждения приема и передает посылку (маркер + пакет) дальше по кольцу.
4. Передававший абонент 1 получает свою посылку, прошедшую по всему кольцу, обратно, помечает маркер как свободный, удаляет из сети свой пакет и посылает свободный маркер дальше по кольцу. Абонент, желающий передавать, ждет этого маркера, и все повторяется снова.

Приоритет при данном методе управления получается географический, то есть право передачи после освобождения сети переходит к следующему по направлению кольца абоненту от последнего передававшего абонента. Но эта система приоритетов работает только при большой интенсивности обмена. При малой интенсивности обмена все абоненты равноправны, и время доступа к сети каждого из них определяется только положением маркера в момент возникновения заявки на передачу.

В чем-то рассматриваемый метод похож на метод опроса (централизованный), хотя явно выделенного центра здесь не существует. Однако некий центр обычно все-таки присутствует. Один из абонентов (или специальное устройство) должен следить, чтобы маркер не потерялся в процессе прохождения по кольцу (например, из-за действия помех или сбоя в работе какого-то абонента, а также из-за подключения и отключения абонентов). В противном случае механизм доступа работать не будет. Следовательно, надежность управления в данном случае снижается (выход центра из строя приводит к полной дезорганизации обмена). Существуют специальные средства для повышения надежности и восстановления центра контроля маркера.

Основное преимущество маркерного метода перед CSMA/CD состоит в гарантированной величине времени доступа. Его максимальная величина, как и при централизованном методе, составит (N-1)• tпк, где N – полное число абонентов в сети, tпк – время прохождения пакета по кольцу. Вообще, маркерный метод управления обменом при большой интенсивности обмена в сети (загруженность более 30—40%) гораздо эффективнее случайных методов. Он позволяет сети работать с большей нагрузкой, которая теоретически может даже приближаться к 100%.

Метод маркерного доступа используется не только в кольце (например, в сети IBM Token Ring или FDDI), но и в шине (в частности, сеть Arcnet-BUS), а также в пассивной звезде (к примеру, сеть Arcnet-STAR). В этих случаях реализуется не физическое, а логическое кольцо, то есть все абоненты последовательно передают друг другу маркер, и эта цепочка передачи маркеров замкнута в кольцо (рис. 4.16). При этом совмещаются достоинства физической топологии шина и маркерного метода управления.

Применение маркерного метода управления в шине

Рис. 4.16. Применение маркерного метода управления в шине

Когда вы вызываете функцию Windows, она проверяет переданные ей параметры, а затем пытается выполнить работу. Если передан недопустимый параметр или если данную операцию нельзя выполнить по другой причине, она возвращает значение, свидетельствующее об ошибке. За каждой ошибкой закреплен свой 32 битный код. Функция Windows, обнаружив ошибку, через механизм локальной памяти потока сопоставляет соответствующий код ошибки с вызывающим потоком. Это позволяет потокам работать независимо друг от друга, не вмешиваясь в чужие ошибки.

Когда функция вернет вам управление, ее возвратное значение будет указывать на то, что произошла какая-то ошибка. Какая именно - вы узнаете, вызвав функцию GetLastError(). Она просто возвращает 32-битный код ошибки для данного потока. Список кодов ошибок, определенных Microsoft, содержится в файле WinError.h.

Функцию GetLastError необходимо вызывать сразу же за проверяемой функцией, иначе код ошибки будет утерян.

Для отладки бывает нужно следить не за одной ошибкой , а за их постоянным изменением, для этого нет необходимости включать в код постоянные проверки и чтение GetLastError, можно в окне дебагирования Visual C++ ввести @err,hr. В окне вы увидите значение переменной ошибки.

Так как ошибки, которые возникают в программе, возникают не только в процессе отладки, но могут быть обусловлены текущим состоянием системы, на которй бежит программа, то иногда бывает полезно сообщить тип ошибки в нормальном текстовом виде.

В Windows есть специальная функция, которая "конвертирует" код ошибки в ее описание, - FormatMessage.

Код

DWORD FormatMessage(
DWORD dwFlags,
LPCVOID pSource,
DWORD dwMessageId,
DWORD dwLanguageId,
PTSTR pszBuffer,
DWORD nSize,
Va_list *Aguments);

Для разработчика особенно важно, при создании API или SDK подобных вещей, создавать сходный механизм возврата ошибок для своих функций.

С этой целью вы просто устанавливаете код последней ошибки в потоке и возвращаете значение FALSE, INVALID_HANDLE_VALUE, NULL или что-то другое, более подходящее по ситуации. Чтобы установить код последней ошибки в потоке используйте SetLastError.

Код

void Set LastError(DWORD dwErrCode);

Параметр - 32-битное число. Использовать лучше подходящий код ошибки Windows, однако если такового подходящего не нашлось, то можно ввести свой собственный код ошибки. Он должен представлять собой 32-битное число, разбитое по следующим правилам.

Биты

31-30 - Код тяжести - 0=успех, 1=информация, 2=предупреждение, 3=ошибка

29 - Кем определен - 0-Microsoft 1-пользователем

28 - Должен быть 0

27-16 - Определяется Microsoft. (Код подсистемы)

15-0 - Код ошибки.

Собственно Microsoft обещает, что бит 29 будет в ее ошибках всегда равен 0 поэтому, поставив там 1, вы будете в какой-то степени в безопасности от конфликтов с кодами ошибок Microsoft.

Потоки всегда создаются в контексте какого-либо процесса, и вся их жизнь проходит только в его границах. На практике это означает, что потоки исполняют код и манипулируют данными в адресном пространстве процесса. Если два или более потока выполняются внутри одного процесса, они делят одно адресное пространство.
Любой поток (thread) состоит из двух компонентов:

объекта ядра, через который ОС управляет потоком. Там же хранится статистическая информация о потоке.

Стека потока, который содержит параметры всех функций и локальные переменные, необходимые потоку для выполнения кода.

Потоки могут выполнять один и тот же код, манипулировать одними и теми же данными, а также совместно использовать описатели объектов ядра, поскольку таблица описателей создается не в отдельных потоках, а в процессах.

Потоки используют намного меньше ресурсов системы, чем процессы, поэтому все задачи, требующие параллельного выполнения нескольких подзадач, стоит решать по возможности с помощью потоков, не прибегая к созданию нескольких процессов.

Обычная структура многопоточного приложения рассчитана на одновременное исполнение нескольких подзадач. Однако стоит помнить, что, создавая многопоточное приложение, нам придется заботиться о сохранности и ликвидности, общих для всех потоков, данных.

Создание потока.

Первичный поток, который присутствует в программе, начинает свое выполнение с главной функции потока типа WinMain.

Для создания вторичного потока необходимо создать и для него входную функцию, которая выглядит примерно так:

Код

DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pParam)
{
DWORD dwResult = 0;
.........
return dwResult;
}

Имя у функции вторичного потока, в отличии от первичного, может быть любым однако, при наличии нескольких разных потоков, назвать функции необходимо по-разному, иначе система создаст разные реализации одной и той же функции.

Когда поток закончит свое исполнение, он вернет управление системе, память, отведенная под его стек, будет освобождена, а счетчик пользователей его объекта ядра "поток" уменьшится на 1. Когда счетчик обнулится, этот объект ядра будет разрушен.

Для создания своего потока необходимо использовать функцию CreateThread:

Код

HANDLE CreateThread(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
DWORD dwStackSize,
LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
LPVOID lpParameter,
DWORD dwCreationFlags,
LPDWORD lpThreadId);

При каждом вызове этой функции система создает объект ядра (поток). Это не сам поток, а компактная структура данных, которая используется операционной системой для управления потоком и хранит статистическую информацию о потоке.

Система выделяет память под стек потока из адресного пространства процесса. Новый поток выполняется в контексте того же процесса, что и родительский поток. Поэтому он получает доступ ко всем описателям объектов ядра, всей памяти и стекам всех потоков в процессе. За счет этого потоки в рамках одного процесса могут легко взаимодействовать друг с другом.

CreateThread - это Windows-функция, создающая поток. Если вы пишете код на С/С++ не вызывайте ее. Вместо нее Вы должны использовать _beginthreadex из библиотеки Visual C++. Почему это так важно в наших следующих выпусках.

Параметры функции CreateThread.

LpThreadAttributes - является указателем на структуру LPSECURITY_ATTRIBUTES. Для присвоения атрибутов защиты по умолчанию, передавайте в этом параметре NULL.

DwStackSize - параметр определяет размер стека, выделяемый для потока из общего адресного пространства процесса. При передаче 0 - размер устанавливается в значение по умолчанию.

LpStartAddress - указатель на адрес входной функции потока.

LpParameter - параметр, который будет передан внутрь функции потока.

DwCreationFlags - принимает одно из двух значений: 0 - исполнение начинается немедленно, или CREATE_SUSPENDED - исполнение приостанавливается до последующих указаний.

LpThreadId - Адрес переменной типа DWORD в который функция возвращает идентификатор, приписанный системой новому потоку.

Завершение потока

Поток можно завершит четырьмя способами:

функция потока возвращает управление (рекомендуемо);

поток самоуничтожается вызовом функции ExitThread;

другой поток процесса вызывает функцию TerminateThread;

завершается процесс, содержащий данный поток.

Все способы , за исключением рекомендуемого, являются нежелательными и должны использоваться только в форс-мажорных обстоятельствах.

Функция потока, возвращая управление, гарантирует корректную очистку всех ресурсов, принадлежащих данному потоку. При этом:

любые С++ объекты, созданные данным потоком, уничтожаются соответствующими деструкторами;

система корректно освобождает память, которую занимал стек потока;

система устанавливает код завершения данного потока. Его функция и возвращает;

счетчик пользователей данного объекта ядра (поток) уменьшается на 1.

При желании немедленно завершить поток изнутри используют функцию ExitThread(DWORD dwExitCode).

При этом освобождаются все ресурсы ОС, выделенные данному потоку, но С С++ ресурсы (например, объекты классов С++) не очищаются. Именно поэтому не рекомендовано завершать поток, используя эту функцию.

Если же вы ее использовали, то кодом возврата потока будет тот параметр, который вы передадите в данную функцию.

Как и для CreateThread для библиотеки Visual C++ существует ее аналог _endthreadex, который и стоит использовать. Об причинах в следующем выпуске.

Если появилась необходимость уничтожить поток снаружи, то это моет сделать функция TeminateThread.

Эта функция уменьшит счетчик пользователей объекта ядра (поток) на 1, однако при этом не разрушит и не очистит стек потока. Стек будет существовать, пока не завершится процесс, которому принадлежит поток. При задачах, постоянно создающих и уничтожающих потоки, это приводит к потере памяти внутри процесса.

При завершении процесса происходит следующее.

Завершение потока происходит принудительно. Деструкторы объектов не вызываются, и т.д. и т.д.

При завершении потока по такой причине, связанный с ним объект ядра (поток) не освобождается до тех пор, пока не будут закрыты все внешние ссылки на этот объект.

Все началось до банального просто - любимый директор сказал "Хочу!". Аргументация была следующей:
* Переводится много бумаги для печати и отправки по факсу (клиентов много, потому отправленные счета сразу выбрасываются: найти нужный документ даже через день - нереально)
* Электронная почта "есть в наши дни у всех и каждого" (то, что сам директор ею не пользуется - другой вопрос :-) )
* Тратится меньше времени персонала (не нужно сидеть и ждать перед факсом, стартовать, "прошло"/"не прошло", ...)
* Легче вести учет когда и что было отправлено.

---

Сначала ставился вопрос отправки документов вообще - что может быть проще? Сохранить таблицу как файл MS-Excel, вызвать внешнюю программу отправки с параметрами - и все. Потом возникли сомнения:

* А вот клиенты отредактируют файл - и будут доказывать что мы такой и отправили,
* В файле передается рисунок печати - они его смогут использовать с какой-нибудь темной целью.


Сразу же было предложено отправить как рисунок, благо я знал, что это можно сделать, но как - еще не представлял. Согласие получено, и вот начались поиски соответствующих программ...

Подбор нужного инструментария

Некоторое время я стараюсь использовать бесплатные программы, а не ломать те, за которые нужно платить деньги. Так что одним из условий (не главным, но в результате выполненным почти на 100%) была бесплатность инструментария.
Понятно, что для получения рисунка на выходе нужен виртуальный принтер, на который можно печатать любой документ. Выходным форматом был выбран tiff как достаточно распространенный, предполагая что его можно будет конвертировать в любой формат, если возникнет необходимость. Были испробованы многие принтеры, встреченные в просторах Internet`а, как бесплатные, так и нет. Большинство из них умеют печатать кроме искомого tiff еще и pdf документы, но не один не удовлетворял условиям передачи в них внешних параметров (важно было указать место сохранения и возможно имя файла для уменьшения коллизий, поскольку работа происходит на сервере терминалов). В конечном итоге выбор пал на AFPL Ghostscript 8.14 for Win32 и драйвер переадресации порта принтера RedMon.
Ghost Script умеет конвертировать данные из ps, eps, pdf в разные форматы (те же ps, eps, pdf, языки принтеров вроде PCL6 от HP, и рисунки). Получать данные он может как из файла, так и из входящего потока (stdin для посвященных). RedMon умеет данные, полученные от драйвера принтера, передавать как входной поток выбранной программе. Кроме того устанавливает несколько системных переменных, одну из которых (%REDMON_USER% - имя пользователя, печатающего документ) мы будем использовать.
Итак - используемый режим связки: установка PS принтера в системе, указание ему виртуального порта RedMon, пересылка исходящего PS потока от принтера на Ghost Script, формирование tif по указанным настройкам.
Настройки для режима работы Ghost Script хранятся в файле одном для всех, потому в схему добавим еще одно звено: RedMon передает данные не Ghost Script, а скрипту WSH, а уже он откорректировав настройки под пользователя, передает дальше поток для Ghost Script. Потому еще одна программа, которая нам нужна: Windows Script 5.6 for Windows. Нужна именно версия 5.6, поскольку во встроенной в Windows 2000 версии 5.1 отсутствует необходимый метод Exec().
Еще возможно нам понадобится компонент для вывода рисунков с прозрачным фоном. Пока приходится использовать Active_BMP, упоминаемый на безвременно почившем hare.ru. Этот компонент умеет отображать прозрачными только 2-х цветные bmp (по крайней мере только с ними у меня получилось добиться прозрачности), но за неимением лучшего... :-) (Если кто знает бесплатный ActiveX компонент для отображения gif с прозрачным слоем - скажите в форум или мыло)
Собственно для отправки почты из командной строки я уже полгода пользуюсь Postie, потому искать ничего нового не пришлось.

Приступим (установка и регистрация программ)

Установка WSH проблем не вызывает (конечно, если вы не попытаетесь установить версию для 9X/NT4 на 2000/XP, как я это сделал, причем осознал это только взявшись за статью - уже месяц сервер живет в этом режиме :-) ): запуск scripten.exe (scr56en.exe), ответы на все вопросы, перезагрузка.
Установка Ghost Script не требует даже перезагрузки. Единственный момент - от пытается по умолчанию установится в каталог %SystemDrive%\gs - я его устанавливал в %SystemDrive%\Tools\gs - так мне удобнее. (ниже в скобках я буду писать свои настройки, с которыми у меня работает живая система).
Для установки RedMon нужно его распаковать в некий каталог (%SystemDrive%\Tools\RedMon) и запустить setup.exe из него. В файлах readme.txt и redmon.hlp находится подробная информация по установке и стандартной настройке redmon.
Регистрация Active_BMP осуществляется распаковкой файлов в каталог (%SystemDrive%\Tools\OLE\ActiveBMP) и запуском из этого каталога "regsvr32 Bmp_1c.ocx".
В дальнейшем каталоги с RedMon и Active_BMP нам не понадобятся, так что про них смело можно забыть (но не удалять совсем с диска :-) ).
Postie устанавливается простым извлечение его в нужный каталог (%SystemDrive%\Tools\Postie).
Теперь нам необходимо настроить принтер. Для этого из папки принтеры выбираем "Добавить". Тип принтера - локальный, отказываемся от автоматического поиска и добавляем порт: тип порта: Redirect Port, имя: RPT1. На следующем шаге выбираем модель PS-принтера (в RedMon рекомендуется Apple LaserWriter II NT или Apple Color LaserWriter 12/600 если вы хотите цветное изображение). Я использовал Apple LaserWriter II NT, т.к. мне нужно было черно-белое изображение. Сразу после этого я переименовал принтер в более соответствующее его функциям название: "Send EMail". Теперь нам необходимо настроить порт. Для этого открываем настройки принтера, ищем страницу "Порты" и жмем кнопку "Конфигурировать порт".
Дальнейшие настройки отличаются от стандартных, описанных в redmon.hlp:

* "Redirect this port to the program:"="cscript.exe" (без кавычек, естественно),
* "Arguments for this programs are:"="Наш\Скрипт\С\Полным\Путем.js" (%SystemDrive%\Tools\gs\PrnUser.js) (в кавычках, если путь содержит пробелы),
* "Output:"="Program handles output"
* "Run:"="Hidden"
* "Run as user" снята (у меня вызывало ошибку, если установлено)
* "Shut down delay:"="300"


Кнопка "Log file" нужна во время отладки всей системы отправки почты, хотя можно оставить запись лога и в рабочем режиме - все равно он перезаписывается, а не накапливается.

Соглашения о настройках

Скрипт, который мы указали в настройках порта, принимает данные с принтера и согласно настройкам, сохраненным из внешней программы (1С или другой), отправляет его по почте как рисунок (в скрипте предусмотрены проверки на корректность значений). Поскольку единственное, что мы можем получить из печатного задания - это имя пользователя (%REDMON_USER%), то с каждым пользователем мы будем работать в его каталоге, при этом одновременная печать 2-х заданий от одного пользователя невозможна. (Если вам удастся передать в скрипт другую информацию из 1С, например: уникальный идентификатор задания или имя файла - сообщите мне). У меня используется самописный компонент SysTools для получения профиля пользователя по его имени. Поскольку он еще только в альфа-версии выкладывать не буду, если кому нужен - вышлю по почте. Итак, предположим, у нас есть каталог, в котором хранятся данные пользователей (%MyProfiles%\User1, %MyProfiles%\User2, ...). К личном каталоге пользователя мы будем создавать подкаталог SendMail для отправки почты.
Временные файлы для работы мы будем хранить во временном каталоге (переменная %TEMP% для системы, поскольку запускаться скрипт будет от имени Local service).
Все остальные настройки и пути к файлам заданы в переменных вначале скрипта - их можно (и нужно) изменить для себя.
Файл, в котором 1С сохраняет настройки называется %UserProfile%\SendMail\mail.ini и имеет следующую структуру: каждая строка - поле=значение, кроме поля BODY, которое обязательно идет последним и может быть растянуто на несколько строк.

Пишем программу

В этом разделе будут показаны и пояснены тексты нескольких модулей, входящих в демонстрационную конфигурацию. Скрипт на языке JavaScript здесь описан не будет, поскольку несоответствует тематике раздела. Надеюсь - комментариев внутри скрипта будет достаточно для пожелавших разобраться в его работе.
Поскольку в 1С не предусмотрена модульная организация программ, то сложные вещи я обычно строю по такой схеме: законченная функциональность - во внешней обработке, параметры в которую передаются через СписокЗначений, и вспомагательная процедура/функция в глобальном модуле, которая этот список заполняет из параметров. Так было сделано и здесь.
Функция запроса параметров отправки почты (кому, от кого, тема и пр.) в глобальном модуле выглядит так:

Код

// ===============================
// Предлагает изменить параметры отправки почты
// Возвращает имя файла настроек или пустую строку при неудаче
Функция глПараметрыОтправкиПочты(Заголовок,Кому,ОтКого,Копия="",
Тема="",Сообщение="",Запретить="", БезФормы=0) Экспорт
Перем Сп, Каталог, ИмяФайла, Т;

// Устанавливаем параметры обработки
Сп=СоздатьОбъект("СписокЗначений");
Сп.Установить("Заголовок",Заголовок);
Сп.Установить("Кому",Кому);
Сп.Установить("ОтКого",ОтКого);
//Сп.Установить("ОтКогоФирма","forget@about.it"); - адрес по умолчанию, если ОтКого не задан
Сп.Установить("Копия",Копия);
Сп.Установить("Тема",Тема);
Сп.Установить("Сообщение",Сообщение);
Сп.Установить("Запретить",Запретить);
Сп.Установить("ТихийРежим",БезФормы);
// Вызываем обработку подтверждения параметров
ОткрытьФормуМодально("Отчет", Сп, КаталогИБ()+"ExtForms\ПараметрыОтправкиПочты.ert");

// Если нажата "Отмена" - выходим
Если ПустоеЗначение(Сп)=1 Тогда Возврат ""; КонецЕсли;

// Считываем возвращенные значения
ОтКого=Строка(Сп.Получить("ОтКого"));
Кому=Строка(Сп.Получить("Кому"));
Копия=Строка(Сп.Получить("Копия"));
Тема=Строка(Сп.Получить("Тема"));
Сообщение=Строка(Сп.Получить("Сообщение"));
Попытка
Каталог=КаталогСистемногоПользователя();
Если ПустаяСтрока(Каталог)=1 Тогда Возврат ""; КонецЕсли; // Неизвестный пользователь

Каталог=Каталог+КаталогПочты;

// Ожидаем завершения предыдущей задачи
Ответ="Повтор";
Пока (ФС.СуществуетФайл(Каталог+ФайлФлага)=1) ИЛИ
(ФС.СуществуетФайл(Каталог+ФайлНастроек)=1) Цикл
ТекстВопроса=ТекущееВремя()+": Ожидается завершение задачи."+
РазделительСтрок+"Автоматический повтор через 5 секунд...";
Ответ=Вопрос(ТекстВопроса, "Повтор+Отмена", 5);
// Возможность прервать ожидание
Если Ответ="Отмена" Тогда Прервать; КонецЕсли;
КонецЦикла;
Если Ответ="Отмена" Тогда
ИмяФайла="";
Иначе
// Записываем параметры в файл
ИмяФайла=Каталог+ФайлНастроек;
Т=СоздатьОбъект("Текст");
Т.ДобавитьСтроку("TO="+ Кому);
Т.ДобавитьСтроку("FROM="+ ОтКого);
Т.ДобавитьСтроку("CC="+ Копия);
Т.ДобавитьСтроку("BCC="+ ОтКого);
Т.ДобавитьСтроку("SUBJ="+ Тема);
Т.ДобавитьСтроку("ORG="+ "Тестовая конфигурация Send E-Mail");
Т.ДобавитьСтроку("BODY="+ Сообщение);
Т.Записать(ИмяФайла);
КонецЕсли;
Исключение
Сообщить(ОписаниеОшибки(),"!!!");
Возврат "";
КонецПопытки;

Возврат ИмяФайла;
КонецФункции

[pagebreak]

В этой функции переданные параметры записываются в список значений, который передается внешней обработке ПараметрыОтправкиПочты.ert в подкаталоге ExtForms каталога базы данных. Запрос параметров имеет вид:



Возвращенные значения записываются в файл, параметры которого (путь, имя, и т.п.) заданы в конце глобального модуля.
В самой обработке ничего интересного нет: чтение параметров из списка, отображение и проверка параметров при нажатии кнопки Отправить. Если не заданы необходимые параметры (ОтКого, Кому) или адреса E-Mail указаны не правильно - будет выдано сообщение и форма не закроется.

Рассмотрим параметры вызова даной функции:

* Заголовок - заголовок формы, на рисунке - синяя надпись "Тестовый документ №3 от 30.04.04";
* Кому, ОтКого, Копия - E-mail или список E-Mail`ов (через ",");
* Тема, Сообщение - соответствующие параметры письма;
* Запретить - какие поля запрещены для редактирования (на рисунке - поле Тема);
* БезФормы - если 1: форма не отображается и при правильных параметрах письмо отправится автоматически.


Следующая функция вызывает эту и если все прошло успешно - вызывает внешнюю обработку для небольшой предподготовки таблицы при печати и отправки ее:

Код

// ======================================
// Запрос параметров, предподготовка таблицы и отправка почты
Функция глОтправитьПоПочтеРисунок(Таб, Знач Заголовок, Знач Кому, Знач ОтКого,
Знач Копия="", Знач Тема="", Знач Сообщение="",
Знач Запретить="", Знач БезФормы=0, Знач Масштаб=0) Экспорт
Перем Сп, Файл;

// Запрашиваем подтверждения параметров
Файл=глПараметрыОтправкиПочты(Заголовок,Кому,ОтКого,
Копия,Тема,Сообщение,Запретить,БезФормы);

Если ПустаяСтрока(Файл)=1 Тогда
Сообщить("Почта не была отправлена","!");
Возврат 0;
КонецЕсли;

// Устанавливаем значения для отправки и инициализируем отправку
Сп=СоздатьОбъект("СписокЗначений");
Сп.Установить("Таблица", Таб);
Сп.Установить("Масштаб", Масштаб);
ОткрытьФормуМодально("Отчет", Сп, КаталогИБ()+"ExtForms\ОтправитьКакРисунок.ert");

СТаб=СимволТабуляции;
глЗаписатьЛог("ОтправитьПоПочтеРисунок", Шаблон(
"ОтКого:[ОтКого]"+СТаб+"Кому:[Кому]"+СТаб+"Копия:[Копия]"+СТаб+"Тема:[Тема]"));
// В этот момент ушло на принтер, но возможно еще не обработалось
Сообщить("Отправляется. Ожидайте копию письма на адрес: "+ОтКого);
Возврат 1;
КонецФункции

Здесь уже большая функциональность перенесена на обработку. Она (обработка) вообще не открывается, только выполняет некоторые действия. Рассмортим параметры:

* Таб - Значение типа "Таблица", которую и будем печатать;
* Заголовок, Кому, ОтКого, Копия, Тема, Сообщение, Запретить, БезФормы - просто передаются в функцию глПараметрыОтправкиПочты и подробно рассмотрены в ней;
* Масштаб - масштаб печати таблицы. Если не задан - автомасштаб по ширине.


В обработке всего 2 процедуры: ПроверитьПараметр для проверки корректности переданных значений и ПриОткрытии, в которой подготавливается и печатается таблица. Выглядит весь модуль обработки так:

Код: (1c)

Код

Перем Принтер;
// ======================================
Функция ПроверитьПараметр(Сп, Назв, ВсеОк, Обязат=1, Умолч="", Тип="")
Зн=Сп.Получить(Назв);
Если (ПустоеЗначение(Зн)=1) Тогда
Если (Обязат=1) Тогда
ВсеОк=0;
Сообщить(Шаблон("Не задан обязательный параметр: '[Назв]'"),"!");
Иначе
Зн=Умолч;
КонецЕсли;
КонецЕсли;
Если ПустаяСтрока(Тип)=0 Тогда
ТипЗн=ТипЗначенияСтр(Зн);
Если НРег(ТипЗн)<>НРег(Тип) Тогда
ВсеОк=0;
Сообщить(Шаблон("Для '[Назв]' не верен тип ('[ТипЗн]'). Ожидаемый тип: '[Тип]'"),"!");
КонецЕсли;
КонецЕсли;

Возврат Зн;
КонецФункции
// ======================================
Процедура ПриОткрытии()
// Проверим корректность вызова
Путь=""; Назв="";
РасположениеФайла(Путь, Назв);
Назв=СтрЗаменить(Назв,".ert","")+": ";
СтатусВозврата(0); // а вообще не нужно открывать!
ВсеОк=1;
Если Форма.МодальныйРежим()=0 Тогда
Сообщить(Назв+"Запустите обработку в модальном режиме!","!");
ВсеОк=0;
КонецЕсли;
Сп=Форма.Параметр;
Если ТипЗначенияСтр(Сп)<>"СписокЗначений" Тогда
Сообщить(Назв+"В качестве параметра необходим СписокЗначений!","!");
ВсеОк=0;
КонецЕсли;
Если ВсеОк=0 Тогда Возврат; КонецЕсли;

Таб=ПроверитьПараметр(Сп, "Таблица", ВсеОк, 1, "", "Таблица");
Масштаб=Число(ПроверитьПараметр(Сп, "Масштаб", ВсеОк, 0, -1));

Если ВсеОк=0 Тогда Возврат; КонецЕсли;
Состояние("Обработка таблицы...");
Таб.Область().ЦветТекста(0); // Все черное, кроме...
// Пробежимся по всем ячейкам и поменяем контроль=авто,
// т.е. красный цвет на отрицательных значениях
// на черный цвет
Для И1=1 По Таб.ВысотаТаблицы() Цикл
Для И2=1 По Таб.ШиринаТаблицы() Цикл
Обл=Таб.Область(И1,И2,И1,И2);
Если Обл.Контроль()=5 Тогда Обл.Контроль(1);
ИначеЕсли Обл.Контроль()=6 Тогда Обл.Контроль(3);
КонецЕсли;
КонецЦикла;
КонецЦикла;
// Чтобы параметры печати не путались с другими - даем им имя
Таб.Опции(,,,,"Как рисунок "+Принтер,,,);
// Только книжная ориентация
Таб.ПараметрыСтраницы(1,,,5,5,5,5,,,,,Принтер);
// Автомасштабирование по ширине, если явно не задан масштаб
Если Масштаб>0 Тогда Таб.ПараметрыСтраницы(,Масштаб,,,,,,,,,,);
Иначе Таб.ПараметрыСтраницы(,,,,,,,,,1,,); КонецЕсли;
// Только 1 экземпляр
Таб.ЭкземпляровНаСтранице(1);
Таб.КоличествоЭкземпляров(1);
// Вперед!
Таб.Напечатать(0);
КонецПроцедуры
Принтер="Send EMail";

Вот практически и все, что касается программы в 1С. Некоторые сервисные функции, которые не были описаны здесь, можно посмотреть в примере конфигурации. Таким образом ничего сложного здесь нет. Больше сложностей вызывает настройка системы для правильной работы. Выглядит отправленный документ приблизительно так:



Замечания в процессе эксплуатации

Сразу скажу - в боевом режиме система работает недолго (с 15.04.2004), но даже за это время были замечены некоторые "особенности" работы:

* Формат tiff оказался не таким уж стандартным. Потому пришлось его заменить на png. Сделать это нужно в двух местах: в суффиксе исходящего файла в скрипте (чтобы Postie правильно поставил его Content-Type:) и в настройках GS (параметр -sDEVICE=pngmono собственно и задает выходной формат файла). Можно заменить и на еще более стандартный jpeg, но при этом сильно вырастет размер файла. К сожалению gif уже не поддерживается в текущей версии GS (как я понял из документации - из-за возможных проблем с лицензированием этого формата). Можно добится поддержки gif, выдрав ее из исходников предыдущих версий и перекомпилировав текущую, но я пока этого не делал. Возникла мысль передавать в настроечном файле (%UserProfile%\SendMail\mail.ini) параметры, как отправлять изображения (jpeg, tif, png; color/mono; ...) и в скрипте динамически менять.
* PostScript шрифты, идущие в поставке GS, не так хорошо "вылизаны", как TrueType. Потому русские буквы выглядят жирнее англиских. Пока жалоб на это не было :-)
* В новой версии Postie у меня почему-то не работает ключ -bcc (ошибки не выдает, но и не отправляет по указанным адресам). Так и не разобрался - пришлось откатится на старую версию (POSTIE Version 4)
* Хотя ломать ничего и не пришлось, но все-таки мы нарушаем лицензию Postie, который "free for personal use". Может кто знает другую программу отправки почты из коммандной строки?

Благодарности

Моему любимому директору - за неуемный ум и новые интересные задания.
Вадиму Ханасюку - за неопубликованную здесь, но полезную компоненту SysInfo (получение каталога профиля пользователя по имени) и помощь в поиске нужного софта.
Всем сотрудникам, которые не мешали работать.

В стеке протоколов TCP/IP протокол TCP (Transmission Control Protocol) работает так же, как и протокол UDP, на транспортном уровне. Он обеспечивает надежную транспортировку данных между прикладными процессами путем установления логического соединения.

---

Сегменты TCP

Единицей данных протокола TCP является сегмент. Информация, поступающая к протоколу TCP в рамках логического соединения от протоколов более высокого уровня, рассматривается протоколом TCP как неструктурированный поток байт. Поступающие данные буферизуются средствами TCP. Для передачи на сетевой уровень из буфера "вырезается" некоторая непрерывная часть данных, называемая сегментом.

В протоколе TCP предусмотрен случай, когда приложение обращается с запросом о срочной передаче данных (бит PSH в запросе установлен в 1). В этом случае протокол TCP, не ожидая заполнения буфера до уровня размера сегмента, немедленно передает указанные данные в сеть. О таких данных говорят, что они передаются вне потока - out of band.

Не все сегменты, посланные через соединение, будут одного и того же размера, однако оба участника соединения должны договориться о максимальном размере сегмента, который они будут использовать. Этот размер выбирается таким образом, чтобы при упаковке сегмента в IP-пакет он помещался туда целиком, то есть максимальный размер сегмента не должен превосходить максимального размера поля данных IP-пакета. В противном случае пришлось бы выполнять фрагментацию, то есть делить сегмент на несколько частей, для того, чтобы он вместился в IP-пакет.

Аналогичные проблемы решаются и на сетевом уровне. Для того, чтобы избежать фрагментации, должен быть выбран соответствующий максимальный размер IP-пакета. Однако при этом должны быть приняты во внимание максимальные размеры поля данных кадров (MTU) всех протоколов канального уровня, используемых в сети. Максимальный размер сегмента не должен превышать минимальное значение на множестве всех MTU составной сети.

Порты и установление TCP-соединений

В протоколе TCP также, как и в UDP, для связи с прикладными процессами используются порты. Номера портам присваиваются аналогичным образом: имеются стандартные, зарезервированные номера (например, номер 21 закреплен за сервисом FTP, 23 - за telnet), а менее известные приложения пользуются произвольно выбранными локальными номерами.

Однако в протоколе TCP порты используются несколько иным способом. Для организации надежной передачи данных предусматривается установление логического соединения между двумя прикладными процессами. В рамках соединения осуществляется обязательное подтверждение правильности приема для всех переданных сообщений, и при необходимости выполняется повторная передача. Соединение в TCP позволяет вести передачу данных одновременно в обе стороны, то есть полнодуплексную передачу.

Соединение в протоколе TCP идентифицируется парой полных адресов обоих взаимодействующих процессов (оконечных точек). Адрес каждой из оконечных точек включает IP-адрес (номер сети и номер компьютера) и номер порта. Одна оконечная точка может участвовать в нескольких соединениях.

Установление соединения выполняется в следующей последовательности:

* При установлении соединения одна из сторон является инициатором. Она посылает запрос к протоколу TCP на открытие порта для передачи (active open).
* После открытия порта протокол TCP на стороне процесса-инициатора посылает запрос процессу, с которым требуется установить соединение.
* Протокол TCP на приемной стороне открывает порт для приема данных (passive open) и возвращает квитанцию, подтверждающую прием запроса.
* Для того чтобы передача могла вестись в обе стороны, протокол на приемной стороне также открывает порт для передачи (active port) и также передает запрос к противоположной стороне.
* Сторона-инициатор открывает порт для приема и возвращает квитанцию. Соединение считается установленным. Далее происходит обмен данными в рамках данного соединения.

Концепция квитирования

В рамках соединения правильность передачи каждого сегмента должна подтверждаться квитанцией получателя. Квитирование - это один из традиционных методов обеспечения надежной связи. Идея квитирования состоит в следующем.

Для того, чтобы можно было организовать повторную передачу искаженных данных отправитель нумерует отправляемые единицы передаваемых данных (далее для простоты называемые кадрами). Для каждого кадра отправитель ожидает от приемника так называемую положительную квитанцию - служебное сообщение, извещающее о том, что исходный кадр был получен и данные в нем оказались корректными. Время этого ожидания ограничено - при отправке каждого кадра передатчик запускает таймер, и если по его истечению положительная квитанция на получена, то кадр считается утерянным. В некоторых протоколах приемник, в случае получения кадра с искаженными данными должен отправить отрицательную квитанцию - явное указание того, что данный кадр нужно передать повторно.

Существуют два подхода к организации процесса обмена положительными и отрицательными квитанциями: с простоями и с организацией "окна".

Метод с простоями требует, чтобы источник, пославший кадр, ожидал получения квитанции (положительной или отрицательной) от приемника и только после этого посылал следующий кадр (или повторял искаженный). В этом случае производительность обмена данными существенно снижается - хотя передатчик и мог бы послать следующий кадр сразу же после отправки предыдущего, он обязан ждать прихода квитанции. Снижение производительности для этого метода коррекции особенно заметно на низкоскоростных каналах связи, то есть в территориальных сетях.

Во втором методе для повышения коэффициента использования линии источнику разрешается передать некоторое количество кадров в непрерывном режиме, то есть в максимально возможном для источника темпе, без получения на эти кадры ответных квитанций. Количество кадров, которые разрешается передавать таким образом, называется размером окна. Обычно кадры при обмене нумеруются циклически, от 1 до W. При отправке кадра с номером 1 источнику разрешается передать еще W-1 кадров до получения квитанции на кадр 1. Если же за это время квитанция на кадр 1 так и не пришла, то процесс передачи приостанавливается, и по истечению некоторого тайм-аута кадр 1 считается утерянным (или квитанция на него утеряна) и он передается снова.

Если же поток квитанций поступает более-менее регулярно, в пределах допуска в W кадров, то скорость обмена достигает максимально возможной величины для данного канала и принятого протокола.

Этот алгоритм называют алгоритмом скользящего окна. Действительно, при каждом получении квитанции окно перемещается (скользит), захватывая новые данные, которые разрешается передавать без подтверждения.

[pagebreak]

Реализация скользящего окна в протоколе TCP

В протоколе TCP реализована разновидность алгоритма квитирования с использованием окна. Особенность этого алгоритма состоит в том, что, хотя единицей передаваемых данных является сегмент, окно определено на множестве нумерованных байт неструктурированного потока данных, поступающих с верхнего уровня и буферизуемых протоколом TCP.

Квитанция посылается только в случае правильного приема данных, отрицательные квитанции не посылаются. Таким образом, отсутствие квитанции означает либо прием искаженного сегмента, либо потерю сегмента, либо потерю квитанции.

В качестве квитанции получатель сегмента отсылает ответное сообщение (сегмент), в которое помещает число, на единицу превышающее максимальный номер байта в полученном сегменте. Если размер окна равен W, а последняя квитанция содержала значение N, то отправитель может посылать новые сегменты до тех пор, пока в очередной сегмент не попадет байт с номером N+W. Этот сегмент выходит за рамки окна, и передачу в таком случае необходимо приостановить до прихода следующей квитанции.

Выбор тайм-аута

Выбор времени ожидания (тайм-аута) очередной квитанции является важной задачей, результат решения которой влияет на производительность протокола TCP.

Тайм-аут не должен быть слишком коротким, чтобы по возможности исключить избыточные повторные передачи, которые снижают полезную пропускную способность системы. Но он не должен быть и слишком большим, чтобы избежать длительных простоев, связанных с ожиданием несуществующей или "заблудившейся" квитанции.

При выборе величины тайм-аута должны учитываться скорость и надежность физических линий связи, их протяженность и многие другие подобные факторы. В протоколе TCP тайм-аут определяется с помощью достаточно сложного адаптивного алгоритма, идея которого состоит в следующем. При каждой передаче засекается время от момента отправки сегмента до прихода квитанции о его приеме (время оборота).

Получаемые значения времен оборота усредняются с весовыми коэффициентами, возрастающими от предыдущего замера к последующему. Это делается с тем, чтобы усилить влияние последних замеров. В качестве тайм-аута выбирается среднее время оборота, умноженное на некоторый коэффициент. Практика показывает, что значение этого коэффициента должно превышать 2. В сетях с большим разбросом времени оборота при выборе тайм-аута учитывается и дисперсия этой величины.

Реакция на перегрузку сети

Варьируя величину окна, можно повлиять на загрузку сети. Чем больше окно, тем большую порцию неподтвержденных данных можно послать в сеть. Если сеть не справляется с нагрузкой, то возникают очереди в промежуточных узлах-маршрутизаторах и в конечных узлах-компьютерах.

При переполнении приемного буфера конечного узла "перегруженный" протокол TCP, отправляя квитанцию, помещает в нее новый, уменьшенный размер окна. Если он совсем отказывается от приема, то в квитанции указывается окно нулевого размера. Однако даже после этого приложение может послать сообщение на отказавшийся от приема порт. Для этого, сообщение должно сопровождаться пометкой "срочно" (бит URG в запросе установлен в 1). В такой ситуации порт обязан принять сегмент, даже если для этого придется вытеснить из буфера уже находящиеся там данные.

После приема квитанции с нулевым значением окна протокол-отправитель время от времени делает контрольные попытки продолжить обмен данными. Если протокол-приемник уже готов принимать информацию, то в ответ на контрольный запрос он посылает квитанцию с указанием ненулевого размера окна.

Другим проявлением перегрузки сети является переполнение буферов в маршрутизаторах. В таких случаях они могут централизовано изменить размер окна, посылая управляющие сообщения некоторым конечным узлам, что позволяет им дифференцировано управлять интенсивностью потока данных в разных частях сети.

Формат сообщений TCP

Сообщения протокола TCP называются сегментами и состоят из заголовка и блока данных. Заголовок сегмента имеет следующие поля:

* Порт источника (SOURS PORT) занимает 2 байта, идентифицирует процесс-отправитель;
* Порт назначения (DESTINATION PORT) занимает 2 байта, идентифицирует процесс-получатель;
* Последовательный номер (SEQUENCE NUMBER) занимает 4 байта, указывает номер байта, который определяет смещение сегмента относительно потока отправляемых данных;
* Подтвержденный номер (ACKNOWLEDGEMENT NUMBER) занимает 4 байта, содержит максимальный номер байта в полученном сегменте, увеличенный на единицу; именно это значение используется в качестве квитанции;
* Длина заголовка (HLEN) занимает 4 бита, указывает длину заголовка сегмента TCP, измеренную в 32-битовых словах. Длина заголовка не фиксирована и может изменяться в зависимости от значений, устанавливаемых в поле Опции;
* Резерв (RESERVED) занимает 6 битов, поле зарезервировано для последующего использования;
* Кодовые биты (CODE BITS) занимают 6 битов, содержат служебную информацию о типе данного сегмента, задаваемую установкой в единицу соответствующих бит этого поля:
* URG - срочное сообщение;
* ACK - квитанция на принятый сегмент;
* PSH - запрос на отправку сообщения без ожидания заполнения буфера;
* RST - запрос на восстановление соединения;
* SYN - сообщение используемое для синхронизации счетчиков переданных данных при установлении соединения;
* FIN - признак достижения передающей стороной последнего байта в потоке передаваемых данных.
* Окно (WINDOW) занимает 2 байта, содержит объявляемое значение размера окна в байтах;
* Контрольная сумма (CHECKSUM) занимает 2 байта, рассчитывается по сегменту;
* Указатель срочности (URGENT POINTER) занимает 2 байта, используется совместно с кодовым битом URG, указывает на конец данных, которые необходимо срочно принять, несмотря на переполнение буфера;
* Опции (OPTIONS) - это поле имеет переменную длину и может вообще отсутствовать, максимальная величина поля 3 байта; используется для решения вспомогательных задач, например, при выборе максимального размера сегмента;
* Заполнитель (PADDING) может иметь переменную длину, представляет собой фиктивное поле, используемое для доведения размера заголовка до целого числа 32-битовых слов.