Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows

Рис. 5.4.Разделяемая память

В UNIX (выпуски SVR4 и 4.3+BSD) поддерживается функция mmap, аналогичная функции MapViewOfFile. В ее параметрах указывается та же информация, за исключением того, что объект отображения отсутствует.

Эквивалентом функции UnMapViewOfFile является функция munmap.

Для функций CreateFileMapping и OpenFileMapping эквиваленты отсутствуют. Любой обычный файл может непосредственно отображаться. В UNIX отображение файлов для разделения памяти не используется, и для этих целей предусмотрены специальные функции API, а именно, shmctl, shmat и shmdt.

Как уже отмечалось ранее, отображение файлов является весьма мощным и полезным средством. Существующая в Windows диспропорция между 64-битовой файловой системой и 32-битовой адресацией снижает ценность обеспечиваемых этим средством преимуществ; Win64 свободен от этих ограничений.

Основная проблема заключается в том, что при больших размерах файлов (в данном случае, свыше 2—3 Гбайт) отображение всего файла на пространство виртуальной памяти становится невозможным. Более того, не будут доступны даже все 3 Гбайт, поскольку часть виртуального адресного пространства распределяется для других целей, а суммарный объем доступных смежных блоков будет гораздо меньше теоретического максимума. Win64 в значительной степени снимает это ограничение.

При работе с большими файлами, для которых объект отображения не может быть создан целиком, необходимо предусматривать отдельный программный код, осуществляющий отображение и отмену отображения соответствующих участков файла по мере необходимости. По сложности реализации такая методика сопоставима с организацией управления буферами в памяти, хотя необходимость в выполнении явных операций чтения и записи в данном случае отсутствует.

Двумя другими существенными недостатками метода отображения файлов являются следующие:

• Размер объекта отображения не может увеличиваться. Создавая объект отображения, вы должны заранее определить, какой максимальный размер вам может понадобиться, но во многих случаях сделать это трудно или вообще невозможно.

• Невозможно распределить память в пределах области, занимаемой представлением объекта отображения, не создав для этого собственные функции управления памятью. Было бы очень удобно, если бы существовал способ задавать объект отображения файла и указатель, возвращаемый функцией MapViewOfFile, с последующим получением дескриптора кучи.

Ниже приведена стандартная последовательность действий, которые необходимо выполнять, если используется отображение файлов:

1. Откройте файл. Убедитесь в том, что он имеет права доступа GENERIC_READ.

2. В случае создания нового файла укажите его размер, используя для этого либо функцию CreateFileMapping (шаг 3), либо функцию SetFilePointer с последующим вызовом функции SetEndOfFile.

3. Отобразите файл при помощи функций CreateFileMapping или OpenFileMapping.

4. Создайте одно или несколько представлений объекта отображения файла с помощью функции MapViewOfFile.

5. Осуществляйте доступ к файлу через обращения к памяти. Для перехода к другим участкам отображаемого файла используйте функции UnmapViewOfFile и MapViewOfFile.

6. Завершив работу, вызовите последовательно функции UnmapViewOfFile, CloseHandle для закрытия дескриптора объекта отображения и CloseHandle для закрытия дескриптора файла.

Программа atou (программа 2.4) иллюстрирует последовательную обработку файлов на примере преобразования ASCII-файлов к кодировке Unicode, приводящего к удвоению размера файла. Этот случай является идеальным для применения отображения файлов, поскольку наиболее естественным способом указанного преобразования является посимвольная обработка данных без обращения к операциям файлового ввода/вывода. Программа 5.3 сначала просто отображает входной и выходной файлы в память, предварительно вычисляя размер выходного файла путем удвоения размера входного файла, а затем осуществляет требуемое посимвольное преобразование.

Этот пример отчетливо демонстрирует, как сложность процесса отображения файлов, выполнение которого необходимо для инициализации программы, компенсируется простотой результирующей обработки. Принимая во внимание, насколько просто выполняются обычные операции файлового ввода/вывода, применение более сложного метода могло бы показаться излишним, однако это с лихвой окупается выигрышем в производительности. В приложении В показано, что версия, использующая отображение файлов, в файловых системах NTFS работает значительно быстрее по сравнению с версиями, использующими обычные способы доступа к файлам, так что некоторое усложнение программы себя полностью оправдывает. Дополнительные результаты анализа производительности приведены на Web-сайте книги, поэтому ниже мы ограничимся лишь краткими выводами.

• Повышение производительности программ за счет использования отображения файлов наблюдается только в случае Windows NT и файловых систем NTFS.

• По сравнению с наилучшими из методик последовательной обработки файлов обеспечивается, по крайней мере, трехкратное повышение производительности .

• При работе с файлами большого размера преимущества в отношении производительности теряются. В нашем примере обычный последовательный просмотр файлов оказывается более предпочтительным, так как размер входного файла составляет около одной трети объема физической памяти. Снижение производительности метода отображения файлов в данном случае объясняется тем, что для входного файла требуется одна треть памяти, а для выходного файла, размер которого в два раза больше, — оставшиеся две трети, что заставляет нас сбрасывать отдельные части выходного файла на диск. Таким образом, в системе с объемом оперативной памяти 192 Мбайт ухудшение производительности метода отображения файлов будет наступать после достижения входными файлами размера 60 Мбайт. В большинстве случаев приходится иметь дело с файлами меньшего размера, в результате чего применение метода отображения файлов становится целесообразным.

В программе 5.3 представлена лишь функция Asc2UnMM. Основная программа совпадает с той, которая приведена в программе 2.4.

/* Глава 5. Asc2UnMM.c: Реализация, использующая отображение файлов. */

#include "EvryThng.h"

BOOL Asc2Un(LPCTSTR fin, LPCTSTR fOut, BOOL bFaillfExists) {

HANDLE hIn, hOut, hInMap, hOutMap;

LPSTR pIn, pInFile;

LPWSTR pOut, pOutFile;

DWORD FsLow, dwOut;

/* Открыть и отобразить входной и выходной файлы. */