От издателя: Итак, вы решили серьезно взяться за Visual C++ .NET. Это хорошая идея, ведь вы в действительности убиваете сразу трех зайцев: в ваших руках оказывается мощный, полезный и широко распространенный инструмент. С языком С++ можно сделать очень многое. С его помощью созданы такие продукты, как Hxeel и Access. 'Jror язык также применяется при разработке управленческих информационных систем и систем целевого назначения, используемых для анализа деятельности предприятий и принятия решений в сфере управления бизнесом. И. конечно же, целые армии хакеров и не только хакеров используют C++ для создания инструментов, утилит, игр и шедевров мультимедиа. Знания, которые вы получите, изучив язык C++ .NET. позволят создавать не просто приложения, а приложения, работающие в разных операционных системах. Возможности этого языка практически не ограничены, и вы сами в этом убедитесь, прочитав эту книгу.
Книга является наиболее полным учебным и справочным руководством по всем версиям языка JavaScript, включая JavaScript 1.5 JScript 5.0. На сегодняшний день JavaScript представляет собой самый распространенный язык для написания сценариев, обеспечивающих поддержку интерактивного содержимого Web-страниц. Книга охватывает широкий спектр вопросов, начиная с основ языка и заканчивая сложными вопросами практического применения технологий Web-дизайна. Подробно рассматриваются: взаимодействие JavaScript и HTML; типы данных, операции, выражения и операторы, основы объектно-ориентированной методологии и ее реализация в JavaScript; объекты со стороны клиента исервера; DHTML; технологии написания устойчивого и надежного кода; методика отладки кода. Особое внимание в книге уделяется вопросам достижения безопасности Web-приложений. Книга рахрабоатана на широкий круг разработчиков Web-приложений.
В данной статье рассмотрены принципы, помогающие компилятору Delphi генерировать более оптимальный с точки зрения скорости код. Если Вы не хотите вникать в подробности, в конце статьи есть «свод правил», которые рекомендуется соблюдать при написании программ.
Компилятор Delphi относится к разряду оптимизирующих. Но насколько качественно проводится оптимизация? Как «помочь» компилятору создать более быстрый код? Давайте разберемся с этим на экспериментах.
Оптимизация константных выражений
Пример 1:
С точки зрения оптимизации код можно упростить еще на этапе компиляции до
Но написанный выше листинг преобразуется в
С одной стороны компилятор не «сообразил», что значение переменной «a» можно преобразовать в константу и сложить с другой константой (которая, заметим, подставлена именно как константа) на этапе компиляции, с другой стороны был применен весьма хитрый трюк с LEA (об этом ниже). Тем не менее, код
в любом случае быстрее и короче.
Пример 2:
Скомпилированный код будет выглядеть
А ведь значение, присвоенной переменной «а» являлось константой и наш пример можно было бы переписать как:
Пример 3:
После компиляции получаем:
Т.е. компилятор преобразовал код так, как он был написан, а ведь можно было бы просто записать:
Оптимизация алгебраических выражений
Пример 4:
После компиляции эти переменные будут удалены, причем с предупреждением
Пример 5:
Код скомпилируется как есть! Таким образом мы обманули компилятор псевдо использованием переменных. Delphi не исправляет нашей «кривости», поэтому эта задача ложится исключительно на плечи программиста.
Пример 6:
Данный код можно оптимизировать до
И этого Delphi за нас не сделает.
Пример 7:
В данном примере первую строчку можно безболезненно удалить, что Delphi делать умеет.
Пример 8:
В данном случае можно избавится от одной операции умножения, присвоив значение выражения a*b временной переменной. Анализ ассемблерного листинга показывает, что компилятор именно так и поступает. Тем не менее, поменяв второе подвыражение на ((b*a)>0), компилятор принимает выражения за разные и генерирует умножение для обоих случаев, не смотря на то, что результат одинаков.
Оптимизация арифметических операций
Сложение и вычитание
Применение инструкции LEA вместо ADD позволяет производить сумму 3х операндов (двух переменных и одной константы) за один такт. Трюк заключается в том представление ближних указателей эквивалентно их фактическому значению, поэтому результат, возвращенный LEA равен сумме ее операндов. При возможности Delphi производит такую замену.
Деление
Операция деления требует гораздо больше тактов процессора, нежели умножение, поэтому замена деления на умножение может значительно ускорить работу. Существуют формулы, позволяющие выполнять такое преобразование. Тем не менее, Delphi не использует такую оптимизацию. Деление на степень двойки можно заменять сдвигом вправо на n бит, но даже в этом случае получаем следующий код:
Здесь учитывается особенность самой операции div – округление в большую сторону. Поэтому, если можно пренебрегать округлением, используйте c:=a shr 1 вместо с:=a div 2.
Умножение
Умножение на степень двойки можно заменять сдвигами битов. Delphi заменяет умножение сдвигами при умножении на 4,8,16 итд. При умножении на 2 производится суммированием переменной с собой.
Умножать на 3,5,6,7,8,10 и т. д. можно и без операции умножения – расписав выражение по формуле (a shl n)+a, где n – показатель степени двойки. Например, при умножении на 3 n=1. Delphi при возможности прибегает к этому трюку. Заметим, операнд LEA умеет умножать регистр на 2,4,8, что также при возможности используется компилятором. Например, умножение на 3 преобразуется в инструкцию
Оптимизация case of
Анализ скомпилированного кода показывает, что Delphi проводит утрамбовку дерева. Т.е. значения case сортируются и выбор нужного элемента производится при помощи двоичного поиска.
В случае, если элементы case of выстраиваются в арифметической прогрессии, компилятор формирует таблицу переходов. Т.е. создается массив указателей с индексами элементов, поэтому выбор нужно элемента выполняется за одну итерацию независимо от количества элементов.
Оптимизация циклов
Разворачивание циклов – не производится. Разворачивание циклов весьма спорный момент в оптимизации, поэтому принять грамотное решение может только человек. Delphi не производит разворачивания ни больших, ни маленьких циклов.
Слияние циклов – не производится. Если два цикла, следующие друг за другом имеют одинаковые границы итерационной переменной, разумно оба цикла объединить в один.
Вынесение инвариантного кода за пределы цикла – не выносится. Наиболее распространенный недочет – условие цикла записывается как:
Delphi будет при каждой итерации вызывать метод count, вычитать из результата 1 и потом уже сверять. Настоятельно рекомендуется переписывать подобный код как
Весь код VCL написан с нарушением этого правила. Очевидно, что проще подобного рода оптимизацию встроить в компилятор, нежели переписывать VCL :)
Замена циклов с предусловием на циклы с постусловием – производится. Циклы с постусловием имеют главное преимущество над другими видами циклов (с предусловием и с условием в середине) – они содержат всего одно ветвление. Delphi производит такую замену.
Замена инкремента на декремент – не производится. Более того, даже декрементный цикл компилируется в неоптимальный код, т.к. не используется флаг ZF. Вместо этого происходит сравнивание значения регистра с 0.
Удаление ветвлений – не производится.
Вывод:
1. Не используйте переменные для временного хранения констант или обязательно объявляйте «магические» числа как const, либо подставляйте в код непосредственные значения
2. Неиспользуемыми объявлениями и присвоениями можно безболезненно пренебрегать – Delphi умеет их вычищать.
3. Внимательно следите за использованием переменных, в частности лишним присвоениям их значений друг другу. Такого рода оптимизации Delphi делать не умеет.
4. Используйте свернутые математические выражения. (например, (3*a - a) /2 упрощается до a). Delphi не умеет упрощать математические выражения. (Да и что говорить, даже MathCAD не всегда грамотно умеет делать такие преобразования).
5. Не используйте конструкции типа a:=10*sin(45*pi/180); Delphi не вычислит эту константу на этапе компиляции, напротив, будет послушно вызывать sin и pi по ходу выполнения программы! В случае, если угол является переменной, по крайней мере pi можно заменить константой 3,1415...
6. Delphi прекрасно справляется с выражениями, полностью составленных из констант – они вычисляются на этапе компиляции.
7. Внимательно следите за условиями и их границами. Компилятор Delphi не умеет обнаруживать заведомо ложных условий. Также он не умеет удалять заведомо лишние условия. Например, (a>0) and (a<15616) and (a<>0)
8. Если в условии несколько раз проверяется одно и тоже выражение, следите, чтобы оно было выражено во всех конструкциях одинаково. В противном случае скомпилированный код будет не оптимален. Например, if ((a*b)>0) and ((a*b)<1024) then... При перестановке во втором случае b*a смысл выражения не изменится, но код будет иметь уже на одну операцию умножения, а две. Можно временно присвоить проверяемое выражение временной переменной, а затем уже проверять полученное значение.
9. Сообщение «Combining signed and unsigned types – widened both operands» сообщает не только о потенциальной ошибке – также вследствие преобразования мы теряем производительность. Например, z – объявлена как ineteger. условие if z>$abcd6123 then z:= $abcd6123; несмотря на его правильность вызовет данное предупреждение. Сгенерированный код будет, выполнять преобразования величин до 64-х бит, и дальнейшее уже сравнение 64-х битных операндов. Если изменить тип z на cardinal, мы избавимся от предупреждения и получим 3 строки кода, вместо 8 !
10. Delphi умеет оптимизировать сложение, умножение и частично деление. При делении на степень двойки, если не важно округление до большего, рекомендуется пользоваться shr 1 вместо div 2.
11. В case of при возможности используйте элементы, расположенные в арифметической прогрессии. Тем не менее, даже при невыполнении данного условия мы получим качественный код после утрамбовки дерева.
12. Выносите инвариантный код за тело цикла. Наиболее частая ошибка – for i:=1 to length(str) do... Дело в том, что при каждой итерации будет вызываться функция length, что пагубно скажется на производительности. Рекомендуется длину строки заранее присвоить переменной. Также не включайте в тело цикла код, заведомо не зависящий от изменения итерационной переменной.
Сравнивая Delphi с компиляторами Visual C++, WATCOM, Borland C++ (тестирование данных компиляторов приведено в [1]) приходим к выводу, что Delphi по своим оптимизирующим свойствам аналогичен Borland C++ (а кто сомневался? ;) ). Учитывая, что Borland C++ по итогам сравнения оказался последним, делаем несложный вывод. Весьма печален и тот факт, что большинство кода VCL написано с точки зрения «красоты» кода, а не его оптимальности с точки зрения скорости. Например, не соблюдается правило 12.
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.
Управление обменом в сети с топологией звезда
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.
Управление обменом в сети с топологией шина
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.
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.
Управление обменом в сети с топологией кольцо
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
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:
[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:
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)
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.
Поиск
