Win32程序设计之服务

　　每个操作系统都需要有在后台执行任务的方法，无论是谁正在使用这部机器，这些任务都可以继续运行，后台任务可以处理各种重要的服务，包括系统的或者用户的。例如，一个信使服务可以监控网络，并且在接收到另一台机子的信息时，可以显示一个对话框。一个发送和接收传真的应用需要在启动的时候运行，并且不断地监控负责传真的modem，看有没有传真进来。一个家庭的或者办公室的安全程序，用来控制一件检测设备时，它需要不时地查询传感器，并且在适当的时候响应它。所有这些任务都需要CPU时间来执行它们，不过由于它们需要的CPU时间很少，因此可以放在后台而不影响用户使用系统。

　　在MS-DOS中，后台的任务是通过TSR（Terminate and Stay Resident）程序来处理的。这些程序经由autoexec.bat文件开始。在UNIX中，后台任务是通过Daemons来处理的。在每次启动UNIX的过程中，你都可以看到操作系统启动一些任务，例如定时的程序（Cron）和Finger的daemons，然后才可以让首个用户登录。在Windows NT中，后台的任务被称为服务。服务可在每次NT启动的时候运行，并且不管是谁登陆，都会一直运行下去。

　　Windows NT的服务都是通过一般的可执行程序实现的，不同的是，它遵循内部的一个特定协议来设计，以便它们能够与服务控制管理器（SCM，Service Control Manager）进行正确的交互。在这篇文章中，你将学习到如何在Windows NT中创建和安装简单的Win32服务。一旦你懂得了这个简单的服务，你要建立自己的服务也不难了，因为所有的服务，不论是如何地复杂，都必须包含有同样基本的SCM接口代码。只要符合SCM的要求，其实为服务设计的可执行文件和一般的程序并没有多少的区别。

　　无论是对于编程者或者系统管理员，了解NT的服务如何工作都是很重要的。编程者就不必说了，因为他们要创建自己的服务，而对于系统管理员，也是同样重要的。因为后台的任务可以是很危险的。MS-DOS和Macintosh系统都是一个病毒的温床，因为它们在安全性方面先天不足，它们都可以允许任何人或者程序在任何时间创建后台的任务。Windows NT和UNIX系统是较安全的，因为只有系统管理员才可以为系统增加后台的任务，不过，如果系统管理员加入了一个破坏性的后台程序，就它就可以为所欲为了。因此系统管理员要了解Windows NT服务的技巧和权限设置，就可以避免加入有潜在危险的后台任务。

　　基本的概念

　　服务有两种不同的形式。驱动器服务使用驱动器协议，让NT可以与特定的硬件进行通信。另一个是Win32服务，通过一般的Win32 API来实现后台任务。这篇文章的重点是谈Win32服务，因为它们更为常见，而且创建起来也很容易。任何的NT编程者通过使用一般的NT SDK（或者Visual C++），并且可以用管理员的身份访问一台NT机器，都可以实现和安装自己的Win32服务。如果你想创建一些在Windows NT启动时就运行的程序，并且要求它会在系统中一直运行，你就要使用Win32的服务。

　　在NT中，服务通过控制面板进行管理。在控制面板中，你会发现有一个服务的图标，打开它你会看到所有Win32服务的清单。在那里你可以开始、停止、暂停和继续某个服务。你按下其中的启动按钮后，就会出现一个对话框，你可以修改启动操作以及服务使用的默认帐号。一个服务可以在系统启动的时候自动运行，也可以被完全禁止。或者设置为手动执行。在手动的时候，用户还可以设置启动的参数。要对服务中的项目作修改的话，你需要以一个管理员或者超级用户的身份登录。

　　Windows NT自带有一些预装的任务，用来处理诸如网络信使服务的操作或者使用“at”命令定时执行的操作，以及分布的RPC命名。在你创建自己的服务时，你必须执行一个独立的安装步骤，以将服务的信息插入到服务管理工具的列表中，这些信息包括有新服务的名字、执行文件的名字和启动的类型等，都会写入到注册表中，这样在机器下次启动的时候，SCM就会得到新服务的相关信息。

创建一个新的服务

　　执行服务的程序也是一个EXE文件，不过它必须符合某些特定的规范，以便可以与SCM进行正确的交互。微软很细致地设计了函数调用的流程，你必须遵循这些流程，否则你的服务就不能工作。具体的规定如下所列。你可以在Win32编程者的参考指南中找到以下涉及的函数，这些资料在SDK的Win32在线帮助或者Visual C++都有：

　　　.服务的代码必须要有一个一般的main或者WinMain函数。这个函数应该会马上调用StartServiceCrtlDispatcher函数。通过调用这个函数，你可以让SCM得到ServiceMain函数的指针，这样在SCM要启动该服务时，就可以调用它

　　　.在SCM要启动服务的时候，就会调用ServiceMain函数。例如，如果管理员在服务管理器中按下启动的按钮，SCM就会在一个独立的线程中执行ServiceMain函数。ServiceMain应该调用RegisterServiceCtrlHandler函数，这样可以注册一个Handler函数，以便SCM对服务进行控制。Handler函数的名字可以是任意的，不过它会在Handler下的文档中列出来。RegisterServiceCtrlHandler函数会返回一个句柄，在服务需要发送状态信息给SCM时，可以通过该句柄进行。

　　　.ServiceMain函数也必须启动做该服务实际工作的线程。在服务停止前，ServiceMain函数是不应该有返回的。当它返回的时候，服务已经停止了。

　　　.Handler函数包含了一个switch语句，用来分析由SCM传送过来的请求。默认的情况，SCM可以发送以下任何的的控制常数：

　　　　　SERVICE_CONTROL_STOP - 要服务停止


　　　　　SERVICE_CONTROL_PAUSE - 要服务暂停

　　　　　SERVICE_CONTROL_CONTINUE - 要服务继续

　　　　　SERVICE_CONTROL_INTERROGATE - 要服务马上报告它的状态

　　　　　SERVICE_CONTROL_SHUTDOWN - 告诉服务即将关机

　　也可以创建自定义的常数（值在128到255之间），并且通过SCM发送给服务。

　　如果你创建的EXE包括有以上提到的main、ServiceMain和Handler函数，以及执行服务自身任务的线程函数，那么你的服务程序设计就完成了。以下的图总结了这些不同的函数和SCM之间的交互：



****************图一***********************

　　在本文的最后还有几段程序的列表，其中列表一为我们展示了一个可能是最简单的服务。该服务只发出"嘟"的响声。默认的状态下，它每两秒响一次。你可以通过启动的参数来修改发声的间隔。这个服务挺完整，它可以正确响应SCM传来的每个控制信号。因此，这个程序可作为你创建自己服务的一个很好的模板。

　　main函数通过调用StartServiceCtrlDispatcher来注册ServiceMain函数。注册的操作使用了一个SERVICE_TABLE_ENTRY结构的数组。在这个例子中，该程序只包含了一个服务，因此在表中只会有一个项目。不过，对于一个EXE文件，可以创建几个任务，这样在表中就会有几项，以识别不同的ServiceMain函数。在调用StartServiceCtrlDispatcher之前，可在main函数中放入初始化的代码，不过这些代码必须在少于30秒内完成，否则，SCM会认为某些地方出错而终止服务。

　　在自动或者手动启动服务时，将会调用ServiceMain函数。ServiceMain函数将包含有以下的步骤：

　　1.它马上调用RegisterServiceCtrlHandler来注册Handler函数，作为SCM控制该服务的Handler函数

　　2．然后它将调用SendStatusToSCM函数，将当前的进程通报给SCM。第四个参数是一个“click count”值，在程序每次更新状态时，它的值就会增加。SCM和其它的程序可以根据click count的值来知道初始化期间进行的处理。最后的参数是"wait hint"，是用来告诉SCM在click count下次更新前，它需要等待的时间（以毫秒计算）。

　　3．ServiceMain接着会创建一个事情，该事件在函数的底部使用，可让它一直运行，直到SCM发出一个STOP的请求。

　　4．接着，ServiceMain检查启动的参数。参数可在用户手动启动服务时，通过服务管理工具中的启动参数传送过来。这些参数以一个argv形式的数组进入ServiceMain函数。

　　5．如果你的服务需要处理其它初始化的任务，它们应该放在这一步，在调用InitService之前。

　　6．ServiceMain函数接着调用InitService函数，这将启动线程并做服务的真正工作。如果该调用成功，SverviceMain将会通知SCM服务已经成功启动。

　　7．ServiceMain将调用WaitForSingleObject，用来等待terminateEvent事件对象被设置。这个对象通过Handler函数设置，一旦它被设置，ServiceMain将调用终止的函数来做清除的工作，然后就返回并停止服务。

　　你从上面可以看到，在这个函数中并没有多少灵活的地方。除了第5步外，你必须按步执行以上提到的任务，否则服务将不可以正确启动。

　　终止函数清除所有打开的句柄，并且发送一个状态的信息给SCM，告诉它服务现已停止。

　　在SCM要暂停、继续、询问或者停止服务时，它就会调用Handler函数。要停止服务，Handler设置terminateEvent，这样做会导致ServiceMain（它会以一个独立线程的形式执行）终止并且返回。一旦ServiceMain返回，服务就停止了。

　　SendStatusToSCM 函数负责发送服务的当前状态给SCM。

　　在需要启动服务线程时，ServiceMain就会调用InitService函数。该函数调用CreateThread来为服务创建一个新的线程。

　　ServiceThread函数包含有该服务真正要做的工作。在这个例子中，该线程包含有一个无限的循环，以一个预定义的时间间隔发出响声。在你创建自己的服务时，你可以在该线程中放入任何的代码，调用Win32函数或者你自己的函数。

　　安装和移除服务

　　为了使用上面提到的发响声服务，你必须安装它。安装可让SCM知道这个服务，并且让SCM将它加入到控制面板中的服务列表中。表单二的代码展示了如何安装一个服务。

　　表单2先通过OpenSCManager函数打开一个到SCM的连接。在OpenSCManager的调用中，你必须指定你要做的东西，以便SCM可以验证这个行为。如果你登录的帐号没有足够的权限，该调用将返回NULL。

　　CreateService的调用是真正用来装入新服务的。它使用OpenSCManager返回至SCM的指针、名字、标签和命令行中的EXE文件，还有一些标准的参数值。使用SERVICE_WIN32_OWN_PROCESS表明该服务的EXE文件只包含有一个服务，而SERVICE_DEMAND_START则表明该服务是手动而不是自动启动的。使用命令行安装程序的一个典型格式如下：

　　　install BeepService "Beeper" c:/winnt/beep.exe

　　第一个参数是SCM内部使用的服务名字。这个名字也用在以后移除服务。第二个参数是一个标识符，即服务管理中显示的名字。第三个参数指出该服务的执行文件的路径。在你安装服务后，可在控制面板的服务管理中启动它。如果有错，可在Win32 API的在线文档中查出错误代码的含义。

　　要移除服务，你要按列表3的步骤进行。它首先打开一个到SCM的连接，然后使用OpenService函数打开一个与服务的连接。列表3中接着查询服务来看它是否现已停止了。如果不是的话，就会停止它。DeleteService 用来从控制面板中移除服务，移除操作的典型格式如下：

　　remove BeepService

　　需要的话，你也可以在马上重新安装服务。

结论

　　服务对于Windows NT是很重要的一部分，因为它可让你对操作系统进行扩展。使用列表1的代码作为一个模板，你将会发现要建立一个自己的新服务是非常简单的。

　　列表1

　　实现可能是最简单NT服务的代码

//*************************************************************** // From the book "Win32 System Services: The Heart of Windows NT" // by Marshall Brain // Published by Prentice Hall file:// // This code implements the simplest possible service. // It beeps every 2 seconds, or at a user specified interval. file://*************************************************************** // beepserv.cpp #include #include #include #include #define DEFAULT_BEEP_DELAY 2000 // Global variables // The name of the service char *SERVICE_NAME = "BeepService"; // Event used to hold ServiceMain from completing HANDLE terminateEvent = NULL; // Handle used to communicate status info with // the SCM. Created by RegisterServiceCtrlHandler SERVICE_STATUS_HANDLE serviceStatusHandle; // The beep interval in ms. int beepDelay = DEFAULT_BEEP_DELAY; // Flags holding current state of service BOOL pauseService = FALSE; BOOL runningService = FALSE; // Thread for the actual work HANDLE threadHandle = 0; void ErrorHandler(char *s, DWORD err) { cout << s << endl; cout << "Error number: " << err << endl; ExitProcess(err); } // This function consolidates the activities of // updating the service status with // SetServiceStatus BOOL SendStatusToSCM (DWORD dwCurrentState, DWORD dwWin32ExitCode, DWORD dwServiceSpecificExitCode, DWORD dwCheckPoint, DWORD dwWaitHint) { BOOL success; SERVICE_STATUS serviceStatus; // Fill in all of the SERVICE_STATUS fields serviceStatus.dwServiceType = SERVICE_WIN32_OWN_PROCESS; serviceStatus.dwCurrentState = dwCurrentState; // If in the process of doing something, then accept // no control events, else accept anything if (dwCurrentState == SERVICE_START_PENDING) serviceStatus.dwControlsAccepted = 0; else serviceStatus.dwControlsAccepted = SERVICE_ACCEPT_STOP | SERVICE_ACCEPT_PAUSE_CONTINUE | SERVICE_ACCEPT_SHUTDOWN; // if a specific exit code is defined, set up // the win32 exit code properly if (dwServiceSpecificExitCode == 0) serviceStatus.dwWin32ExitCode = dwWin32ExitCode; else serviceStatus.dwWin32ExitCode = ERROR_SERVICE_SPECIFIC_ERROR; serviceStatus.dwServiceSpecificExitCode = dwServiceSpecificExitCode; serviceStatus.dwCheckPoint = dwCheckPoint; serviceStatus.dwWaitHint = dwWaitHint; // Pass the status record to the SCM success = SetServiceStatus (serviceStatusHandle, &serviceStatus); return success; } DWORD ServiceThread(LPDWORD param) { while (1) { Beep(200,200); Sleep(beepDelay); } return 0; } // Initializes the service by starting its thread BOOL InitService() { DWORD id; // Start the service's thread threadHandle = CreateThread(0, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE) ServiceThread, 0, 0, &id); if (threadHandle==0) return FALSE; else { runningService = TRUE; return TRUE; } } // Dispatches events received from the SCM VOID Handler (DWORD controlCode) { DWORD currentState = 0; BOOL success; switch(controlCode) { // There is no START option because // ServiceMain gets called on a start // Stop the service case SERVICE_CONTROL_STOP: // Tell the SCM what's happening success = SendStatusToSCM(SERVICE_STOP_PENDING, NO_ERROR, 0, 1, 5000); runningService=FALSE; // Set the event that is holding ServiceMain // so that ServiceMain can return SetEvent(terminateEvent); return; // Pause the service case SERVICE_CONTROL_PAUSE: if (runningService && !pauseService) { // Tell the SCM what's happening success = SendStatusToSCM( SERVICE_PAUSE_PENDING, NO_ERROR, 0, 1, 1000); pauseService = TRUE; SuspendThread(threadHandle); currentState = SERVICE_PAUSED; } break; // Resume from a pause case SERVICE_CONTROL_CONTINUE: if (runningService && pauseService) { // Tell the SCM what's happening success = SendStatusToSCM( SERVICE_CONTINUE_PENDING, NO_ERROR, 0, 1, 1000); pauseService=FALSE; ResumeThread(threadHandle); currentState = SERVICE_RUNNING; } break; // Update current status case SERVICE_CONTROL_INTERROGATE: // it will fall to bottom and send status break; // Do nothing in a shutdown. Could do cleanup // here but it must be very quick. case SERVICE_CONTROL_SHUTDOWN: return; default: break; } SendStatusToSCM(currentState, NO_ERROR, 0, 0, 0); } // Handle an error from ServiceMain by cleaning up // and telling SCM that the service didn't start. VOID terminate(DWORD error) { // if terminateEvent has been created, close it. if (terminateEvent) CloseHandle(terminateEvent); // Send a message to the scm to tell about stopage if (serviceStatusHandle) SendStatusToSCM(SERVICE_STOPPED, error, 0, 0, 0); // If the thread has started, kill it off if (threadHandle) CloseHandle(threadHandle); // Do not need to close serviceStatusHandle } // ServiceMain is called when the SCM wants to // start the service. When it returns, the service // has stopped. It therefore waits on an event // just before the end of the function, and // that event gets set when it is time to stop. // It also returns on any error because the // service cannot start if there is an eror. VOID ServiceMain(DWORD argc, LPTSTR *argv) { BOOL success; // immediately call Registration function serviceStatusHandle = RegisterServiceCtrlHandler( SERVICE_NAME, (LPHANDLER_FUNCTION)Handler); if (!serviceStatusHandle) {terminate(GetLastError()); return;} // Notify SCM of progress success = SendStatusToSCM(SERVICE_START_PENDING, NO_ERROR, 0, 1, 5000); if (!success) {terminate(GetLastError()); return;} // create the termination event terminateEvent = CreateEvent (0, TRUE, FALSE, 0); if (!terminateEvent) {terminate(GetLastError()); return;} // Notify SCM of progress success = SendStatusToSCM(SERVICE_START_PENDING, NO_ERROR, 0, 2, 1000); if (!success) {terminate(GetLastError()); return;} // Check for startup params if (argc == 2) { int temp = atoi(argv[1]); if (temp < 1000) beepDelay = DEFAULT_BEEP_DELAY; else beepDelay = temp; } // Notify SCM of progress success = SendStatusToSCM(SERVICE_START_PENDING, NO_ERROR, 0, 3, 5000); if (!success) {terminate(GetLastError()); return;} // Start the service itself success = InitService(); if (!success) {terminate(GetLastError()); return;} // The service is now running. // Notify SCM of progress success = SendStatusToSCM(SERVICE_RUNNING, NO_ERROR, 0, 0, 0); if (!success) {terminate(GetLastError()); return;} // Wait for stop signal, and then terminate WaitForSingleObject (terminateEvent, INFINITE); terminate(0); } VOID main(VOID) { SERVICE_TABLE_ENTRY serviceTable[] = { { SERVICE_NAME, (LPSERVICE_MAIN_FUNCTION) ServiceMain}, { NULL, NULL } }; BOOL success; // Register with the SCM success = StartServiceCtrlDispatcher(serviceTable); if (!success) ErrorHandler("In StartServiceCtrlDispatcher", GetLastError()); } 列表2 安装NT服务的代码 file://*************************************************************** // From the book "Win32 System Services: The Heart of Windows NT" // by Marshall Brain // Published by Prentice Hall file:// // This code installs a service. file://*************************************************************** // install.cpp #include #include void ErrorHandler(char *s, DWORD err) { cout << s << endl; cout << "Error number: " << err << endl; ExitProcess(err); } void main(int argc, char *argv[]) { SC_HANDLE newService, scm; if (argc != 4) { cout << "Usage:/n"; cout << " install service_name / service_label executable/n"; cout << " service_name is the / name used internally by the SCM/n"; cout << " service_label is the / name that appears in the Services applet/n"; cout << " (for multiple / words, put them in double quotes)/n"; cout << " executable is the / full path to the EXE/n/n"; return; } // open a connection to the SCM scm = OpenSCManager(0, 0, SC_MANAGER_CREATE_SERVICE); if (!scm) ErrorHandler("In OpenScManager", GetLastError()); // Install the new service newService = CreateService( scm, argv[1], // eg "beep_srv" argv[2], // eg "Beep Service" SERVICE_ALL_ACCESS, SERVICE_WIN32_OWN_PROCESS, SERVICE_DEMAND_START, SERVICE_ERROR_NORMAL, argv[3], // eg "c:/winnt/xxx.exe" 0, 0, 0, 0, 0); if (!newService) ErrorHandler("In CreateService", GetLastError()); else cout << "Service installed/n"; // clean up CloseServiceHandle(newService); CloseServiceHandle(scm); } 列表3 移除NT服务的代码 file://*************************************************************** // From the book "Win32 System Services: The Heart of Windows NT" // by Marshall Brain // Published by Prentice Hall file:// // This code removes a service from the Services applet in the // Control Panel. file://*************************************************************** // remove.cpp #include #include void ErrorHandler(char *s, DWORD err) { cout << s << endl; cout << "Error number: " << err << endl; ExitProcess(err); } void main(int argc, char *argv[]) { SC_HANDLE service, scm; BOOL success; SERVICE_STATUS status; if (argc != 2) { cout << "Usage:/n remove service_name/n"; return; } // Open a connection to the SCM scm = OpenSCManager(0, 0, SC_MANAGER_CREATE_SERVICE); if (!scm) ErrorHandler("In OpenScManager", GetLastError()); // Get the service's handle service = OpenService(scm, argv[1], SERVICE_ALL_ACCESS | DELETE); if (!service) ErrorHandler("In OpenService", GetLastError()); // Stop the service if necessary success = QueryServiceStatus(service, &status); if (!success) ErrorHandler("In QueryServiceStatus", GetLastError()); if (status.dwCurrentState != SERVICE_STOPPED) { cout << "Stopping service.../n"; success = ControlService(service, SERVICE_CONTROL_STOP, &status); if (!success) ErrorHandler("In ControlService", GetLastError()); } // Remove the service success = DeleteService(service); if (success) cout << "Service removed/n"; else ErrorHandler("In DeleteService", GetLastError()); // Clean up CloseServiceHandle(service); CloseServiceHandle(scm); }