|
Author: Yevgeny Menaker
下載代碼
原文出處：Five Steps to Writing Windows Services in C
摘要
Windows 服務(wù)被設(shè)計(jì)用于需要在后臺(tái)運(yùn)行的應(yīng)用程序以及實(shí)現(xiàn)沒有用戶交互的任務(wù)。為了學(xué)習(xí)這種控制臺(tái)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)知識(shí)，C（不是C++）是最佳選擇。本文將建立并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的服務(wù)程序，其功能是查詢系統(tǒng)中可用物理內(nèi)存數(shù)量，然后將結(jié)果寫入一個(gè)文本文件。最后，你可以用所學(xué)知識(shí)編寫自己的 Windows 服務(wù)。
當(dāng)初我寫第一個(gè) NT 服務(wù)時(shí)，我到 MSDN 上找例子。在那里我找到了一篇 Nigel Thompson 寫的文章：“Creating a Simple Win32 Service in C++”，這篇文章附帶一個(gè) C++ 例子。雖然這篇文章很好地解釋了服務(wù)的開發(fā)過程，但是，我仍然感覺缺少我需要的重要信息。我想理解通過什么框架，調(diào)用什么函數(shù)，以及何時(shí)調(diào)用，但 C++ 在這方面沒有讓我輕松多少。面向?qū)ο蟮姆椒ü倘环奖悖捎谟妙悓?duì)底層 Win32 函數(shù)調(diào)用進(jìn)行了封裝，它不利于學(xué)習(xí)服務(wù)程序的基本知識(shí)。這就是為什么我覺得 C 更加適合于編寫初級(jí)服務(wù)程序或者實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單后臺(tái)任務(wù)的服務(wù)。在你對(duì)服務(wù)程序有了充分透徹的理解之后，用 C++ 編寫才能游刃有余。當(dāng)我離開原來(lái)的工作崗位，不得不向另一個(gè)人轉(zhuǎn)移我的知識(shí)的時(shí)候，利用我用 C 所寫的例子就非常容易解釋 NT 服務(wù)之所以然。
服務(wù)是一個(gè)運(yùn)行在后臺(tái)并實(shí)現(xiàn)勿需用戶交互的任務(wù)的控制臺(tái)程序。Windows NT/2000/XP 操作系統(tǒng)提供為服務(wù)程序提供專門的支持。人們可以用服務(wù)控制面板來(lái)配置安裝好的服務(wù)程序，也就是 Windows 2000/XP 控制面板|管理工具中的“服務(wù)”（或在“開始”|“運(yùn)行”對(duì)話框中輸入 services.msc /s——譯者注）。可以將服務(wù)配置成操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，這樣你就不必每次再重啟系統(tǒng)后還要手動(dòng)啟動(dòng)服務(wù)。
本文將首先解釋如何創(chuàng)建一個(gè)定期查詢可用物理內(nèi)存并將結(jié)果寫入某個(gè)文本文件的服務(wù)。然后指導(dǎo)你完成生成，安裝和實(shí)現(xiàn)服務(wù)的整個(gè)過程。
第一步：主函數(shù)和全局定義
首先，包含所需的頭文件。例子要調(diào)用 Win32 函數(shù)（windows.h）和磁盤文件寫入（stdio.h）：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
接著，定義兩個(gè)常量：
#define SLEEP_TIME 5000
#define LOGFILE "C:\\MyServices\\memstatus.txt"
SLEEP_TIME 指定兩次連續(xù)查詢可用內(nèi)存之間的毫秒間隔。在第二步中編寫服務(wù)工作循環(huán)的時(shí)候要使用該常量。
LOGFILE 定義日志文件的路徑，你將會(huì)用 WriteToLog 函數(shù)將內(nèi)存查詢的結(jié)果輸出到該文件，WriteToLog 函數(shù)定義如下：
int WriteToLog(char* str)
{
FILE* log;
log = fopen(LOGFILE, "a+");
if (log == NULL)
return -1;
fprintf(log, "%s\n", str);
fclose(log);
return 0;
}
聲明幾個(gè)全局變量，以便在程序的多個(gè)函數(shù)之間共享它們值。此外，做一個(gè)函數(shù)的前向定義：
SERVICE_STATUS ServiceStatus;
SERVICE_STATUS_HANDLE hStatus;
void ServiceMain(int argc, char** argv);
void ControlHandler(DWORD request);
int InitService();
現(xiàn)在，準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒，你可以開始編碼了。服務(wù)程序控制臺(tái)程序的一個(gè)子集。因此，開始你可以定義一個(gè) main 函數(shù)，它是程序的入口點(diǎn)。對(duì)于服務(wù)程序來(lái)說，main 的代碼令人驚訝地簡(jiǎn)短，因?yàn)樗粍?chuàng)建分派表并啟動(dòng)控制分派機(jī)。
void main()
{
SERVICE_TABLE_ENTRY ServiceTable[2];
ServiceTable[0].lpServiceName = "MemoryStatus";
ServiceTable[0].lpServiceProc = (LPSERVICE_MAIN_FUNCTION)ServiceMain;
ServiceTable[1].lpServiceName = NULL;
ServiceTable[1].lpServiceProc = NULL;
// 啟動(dòng)服務(wù)的控制分派機(jī)線程
StartServiceCtrlDispatcher(ServiceTable);
}
一個(gè)程序可能包含若干個(gè)服務(wù)。每一個(gè)服務(wù)都必須列于專門的分派表中（為此該程序定義了一個(gè) ServiceTable 結(jié)構(gòu)數(shù)組）。這個(gè)表中的每一項(xiàng)都要在 SERVICE_TABLE_ENTRY 結(jié)構(gòu)之中。它有兩個(gè)域：
- lpServiceName: 指向表示服務(wù)名稱字符串的指針；當(dāng)定義了多個(gè)服務(wù)時(shí)，那么這個(gè)域必須指定；
- lpServiceProc: 指向服務(wù)主函數(shù)的指針（服務(wù)入口點(diǎn)）；
分派表的最后一項(xiàng)必須是服務(wù)名和服務(wù)主函數(shù)域的 NULL 指針，文本例子程序中只宿主一個(gè)服務(wù)，所以服務(wù)名的定義是可選的。
服務(wù)控制管理器（SCM：Services Control Manager）是一個(gè)管理系統(tǒng)所有服務(wù)的進(jìn)程。當(dāng) SCM 啟動(dòng)某個(gè)服務(wù)時(shí)，它等待某個(gè)進(jìn)程的主線程來(lái)調(diào)用 StartServiceCtrlDispatcher 函數(shù)。將分派表傳遞給 StartServiceCtrlDispatcher。這將把調(diào)用進(jìn)程的主線程轉(zhuǎn)換為控制分派器。該分派器啟動(dòng)一個(gè)新線程，該線程運(yùn)行分派表中每個(gè)服務(wù)的 ServiceMain 函數(shù)（本文例子中只有一個(gè)服務(wù)）分派器還監(jiān)視程序中所有服務(wù)的執(zhí)行情況。然后分派器將控制請(qǐng)求從 SCM 傳給服務(wù)。
注意：如果 StartServiceCtrlDispatcher 函數(shù)30秒沒有被調(diào)用，便會(huì)報(bào)錯(cuò)，為了避免這種情況，我們必須在 ServiceMain 函數(shù)中（參見本文例子）或在非主函數(shù)的單獨(dú)線程中初始化服務(wù)分派表。本文所描述的服務(wù)不需要防范這樣的情況。
分派表中所有的服務(wù)執(zhí)行完之后（例如，用戶通過“服務(wù)”控制面板程序停止它們），或者發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)。StartServiceCtrlDispatcher 調(diào)用返回。然后主進(jìn)程終止。
第二步：ServiceMain 函數(shù)
Listing 1 展示了 ServiceMain 的代碼。該函數(shù)是服務(wù)的入口點(diǎn)。它運(yùn)行在一個(gè)單獨(dú)的線程當(dāng)中，這個(gè)線程是由控制分派器創(chuàng)建的。ServiceMain 應(yīng)該盡可能早早為服務(wù)注冊(cè)控制處理器。這要通過調(diào)用 RegisterServiceCtrlHadler 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。你要將兩個(gè)參數(shù)傳遞給此函數(shù)：服務(wù)名和指向 ControlHandlerfunction 的指針。
它指示控制分派器調(diào)用 ControlHandler 函數(shù)處理 SCM 控制請(qǐng)求。注冊(cè)完控制處理器之后，獲得狀態(tài)句柄（hStatus）。通過調(diào)用 SetServiceStatus 函數(shù)，用 hStatus 向 SCM 報(bào)告服務(wù)的狀態(tài)。
Listing 1 展示了如何指定服務(wù)特征和其當(dāng)前狀態(tài)來(lái)初始化 ServiceStatus 結(jié)構(gòu)，ServiceStatus 結(jié)構(gòu)的每個(gè)域都有其用途：
- dwServiceType：指示服務(wù)類型，創(chuàng)建 Win32 服務(wù)。賦值 SERVICE_WIN32；
- dwCurrentState：指定服務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)。因?yàn)榉?wù)的初始化在這里沒有完成，所以這里的狀態(tài)為 SERVICE_START_PENDING；
- dwControlsAccepted：這個(gè)域通知 SCM 服務(wù)接受哪個(gè)域。本文例子是允許 STOP 和 SHUTDOWN 請(qǐng)求。處理控制請(qǐng)求將在第三步討論；
- dwWin32ExitCode 和 dwServiceSpecificExitCode：這兩個(gè)域在你終止服務(wù)并報(bào)告退出細(xì)節(jié)時(shí)很有用。初始化服務(wù)時(shí)并不退出，因此，它們的值為 0；
- dwCheckPoint 和 dwWaitHint：這兩個(gè)域表示初始化某個(gè)服務(wù)進(jìn)程時(shí)要30秒以上。本文例子服務(wù)的初始化過程很短，所以這兩個(gè)域的值都為 0。
調(diào)用 SetServiceStatus 函數(shù)向 SCM 報(bào)告服務(wù)的狀態(tài)時(shí)。要提供 hStatus 句柄和 ServiceStatus 結(jié)構(gòu)。注意 ServiceStatus 一個(gè)全局變量，所以你可以跨多個(gè)函數(shù)使用它。ServiceMain 函數(shù)中，你給結(jié)構(gòu)的幾個(gè)域賦值，它們?cè)诜?wù)運(yùn)行的整個(gè)過程中都保持不變，比如：dwServiceType。
在報(bào)告了服務(wù)狀態(tài)之后，你可以調(diào)用 InitService 函數(shù)來(lái)完成初始化。這個(gè)函數(shù)只是添加一個(gè)說明性字符串到日志文件。如下面代碼所示：
// 服務(wù)初始化
int InitService()
{
int result;
result = WriteToLog("Monitoring started.");
return(result);
}
在 ServiceMain 中，檢查 InitService 函數(shù)的返回值。如果初始化有錯(cuò)（因?yàn)橛锌赡軐懭罩疚募。瑒t將服務(wù)狀態(tài)置為終止并退出 ServiceMain：
error = InitService();
if (error)
{
// 初始化失敗，終止服務(wù)
ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_STOPPED;
ServiceStatus.dwWin32ExitCode = -1;
SetServiceStatus(hStatus, &ServiceStatus);
// 退出 ServiceMain
return;
}
如果初始化成功，則向 SCM 報(bào)告狀態(tài)：
// 向 SCM 報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)
ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_RUNNING;
SetServiceStatus (hStatus, &ServiceStatus);
接著，啟動(dòng)工作循環(huán)。每五秒鐘查詢一個(gè)可用物理內(nèi)存并將結(jié)果寫入日志文件。
如 Listing 1 所示，循環(huán)一直到服務(wù)的狀態(tài)為 SERVICE_RUNNING 或日志文件寫入出錯(cuò)為止。狀態(tài)可能在 ControlHandler 函數(shù)響應(yīng) SCM 控制請(qǐng)求時(shí)修改。
第三步：處理控制請(qǐng)求
在第二步中，你用 ServiceMain 函數(shù)注冊(cè)了控制處理器函數(shù)。控制處理器與處理各種 Windows 消息的窗口回調(diào)函數(shù)非常類似。它檢查 SCM 發(fā)送了什么請(qǐng)求并采取相應(yīng)行動(dòng)。
每次你調(diào)用 SetServiceStatus 函數(shù)的時(shí)候，必須指定服務(wù)接收 STOP 和 SHUTDOWN 請(qǐng)求。Listing 2 示范了如何在 ControlHandler 函數(shù)中處理它們。
STOP 請(qǐng)求是 SCM 終止服務(wù)的時(shí)候發(fā)送的。例如，如果用戶在“服務(wù)”控制面板中手動(dòng)終止服務(wù)。SHUTDOWN 請(qǐng)求是關(guān)閉機(jī)器時(shí)，由 SCM 發(fā)送給所有運(yùn)行中服務(wù)的請(qǐng)求。兩種情況的處理方式相同：
- 寫日志文件，監(jiān)視停止；
- 向 SCM 報(bào)告 SERVICE_STOPPED 狀態(tài)；
由于 ServiceStatus 結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)程序而言為全局量，ServiceStatus 中的工作循環(huán)在當(dāng)前狀態(tài)改變或服務(wù)終止后停止。其它的控制請(qǐng)求如：PAUSE 和 CONTINUE 在本文的例子沒有處理。
控制處理器函數(shù)必須報(bào)告服務(wù)狀態(tài)，即便 SCM 每次發(fā)送控制請(qǐng)求的時(shí)候狀態(tài)保持相同。因此，不管響應(yīng)什么請(qǐng)求，都要調(diào)用 SetServiceStatus。
圖一 顯示 MemoryStatus 服務(wù)的服務(wù)控制面板
第四步：安裝和配置服務(wù)
程序編好了，將之編譯成 exe 文件。本文例子創(chuàng)建的文件叫 MemoryStatus.exe，將它拷貝到 C:\MyServices 文件夾。為了在機(jī)器上安裝這個(gè)服務(wù)，需要用 SC.EXE 可執(zhí)行文件，它是 Win32 Platform SDK 中附帶的一個(gè)工具。（譯者注：Visaul Studio .NET 2003 IDE 環(huán)境中也有這個(gè)工具，具體存放位置在：C:\Program Files\Microsoft Visual Studio .NET 2003\Common7\Tools\Bin\winnt）。使用這個(gè)實(shí)用工具可以安裝和移除服務(wù)。其它控制操作將通過服務(wù)控制面板來(lái)完成。以下是用命令行安裝 MemoryStatus 服務(wù)的方法：
sc create MemoryStatus binpath= c:\MyServices\MemoryStatus.exe
發(fā)出此創(chuàng)建命令。指定服務(wù)名和二進(jìn)制文件的路徑（注意 binpath= 和路徑之間的那個(gè)空格）。安裝成功后，便可以用服務(wù)控制面板來(lái)控制這個(gè)服務(wù)（參見圖一）。用控制面板的工具欄啟動(dòng)和終止這個(gè)服務(wù)。
圖二 MemoryStatus 服務(wù)的屬性窗口
MemoryStatus 的啟動(dòng)類型是手動(dòng)，也就是說根據(jù)需要來(lái)啟動(dòng)這個(gè)服務(wù)。右鍵單擊該服務(wù)，然后選擇上下文菜單中的“屬性”菜單項(xiàng)，此時(shí)顯示該服務(wù)的屬性窗口。在這里可以修改啟動(dòng)類型以及其它設(shè)置。你還可以從“常規(guī)”標(biāo)簽中啟動(dòng)/停止服務(wù)。以下是從系統(tǒng)中移除服務(wù)的方法：
sc delete MemoryStatus
指定 “delete” 選項(xiàng)和服務(wù)名。此服務(wù)將被標(biāo)記為刪除，下次西通重啟后，該服務(wù)將被完全移除。
第五步：測(cè)試服務(wù)
從服務(wù)控制面板啟動(dòng) MemoryStatus 服務(wù)。如果初始化不出錯(cuò)，表示啟動(dòng)成功。過一會(huì)兒將服務(wù)停止。檢查一下 C:\MyServices 文件夾中 memstatus.txt 文件的服務(wù)輸出。在我的機(jī)器上輸出是這樣的：
Monitoring started.
273469440
273379328
273133568
273084416
Monitoring stopped.
為了測(cè)試 MemoryStatus 服務(wù)在出錯(cuò)情況下的行為，可以將 memstatus.txt 文件設(shè)置成只讀。這樣一來(lái)，服務(wù)應(yīng)該無(wú)法啟動(dòng)。
去掉只讀屬性，啟動(dòng)服務(wù)，在將文件設(shè)成只讀。服務(wù)將停止執(zhí)行，因?yàn)榇藭r(shí)日志文件寫入失敗。如果你更新服務(wù)控制面板的內(nèi)容，會(huì)發(fā)現(xiàn)服務(wù)狀態(tài)是已經(jīng)停止。
開發(fā)更大更好的服務(wù)程序
理解 Win32 服務(wù)的基本概念，使你能更好地用 C++ 來(lái)設(shè)計(jì)包裝類。包裝類隱藏了對(duì)底層 Win32 函數(shù)的調(diào)用并提供了一種舒適的通用接口。修改 MemoryStatus 程序代碼，創(chuàng)建滿足自己需要的服務(wù)！為了實(shí)現(xiàn)比本文例子所示范的更復(fù)雜的任務(wù)，你可以創(chuàng)建多線程的服務(wù)，將作業(yè)劃分成幾個(gè)工作者線程并從 ServiceMain 函數(shù)中監(jiān)視它們的執(zhí)行。
|