windows服务是如何被调用的?

1、服务介绍

操作系统在启动的时候,会启动一些不需要用户交互的进程。这些进程被称为服务。当操作系统启动后它就自动被运行。

2、组成

服务程序、服务控制程序(SCP,service control program)和服务控制管理器(SCM,service control manager)组成了Windows服务。我们可以通过SCP操纵SCM启动、暂停、停止服务程序。其中服务程序和SCP由我们自己编写。

SCM

servics.exe是操作系统内置的一个部件。建立数据库、启动服务(自启动),分配服务进程。

SCP

服务控制程序,例如windows自带的服务工具:

 

 

当然也可以自己写一个服务管理工具。

服务程序

我们需要执行的任务

3、执行原理

首先看看服务入口:

  static void Main()
  {
      ServiceBase[] ServicesToRun;
      ServicesToRun = new ServiceBase[] 
      { 
         new MainService() 
      };
      ServiceBase.Run(ServicesToRun);
 }

从入口看,这和控制台程序一样,因为绝大部分的服务都不需要交互,所以没有用户界面。 那么ServiceBase.Run到底做了什么事情呢?平常情况下,我们并不关心,只是windows服务听起来有点神秘。于是就搜索关于windows service原理的文章,理解一下。如下图:

 

 大致原理:服务主线程调用StartServiceCtrlDispatcher,最终执行了ServiceMain回调,调用了我们自己写的服务代码。SCP通过CtrlHandle回调了我们对服务的一些操作,比如暂停,启动等等。它们都通过SetServiceStatus方法与SCM通信,把服务的状态等信息及时地告诉SCM。我结合代码主要介绍下,我们的服务代码是如何被调用的。

Main方法中的ServiceBase是一个什么样的类呢?

 从继承关系上看,它是可以跨应用程序域调用(MarshalByRefObject——Enables access to objects across application domain boundaries in applications that support remoting)以及需要释放资源(IDisposable)。这说明,可以远程调用服务以及服务占用了非托管资源。

我们看Run方法:

 1         public static void Run(ServiceBase[] services)
 2         {
 3             if ((services == null) || (services.Length == 0))
 4             {
 5                 throw new ArgumentException(Res.GetString("NoServices"));
 6             }
 7             if (Environment.OSVersion.Platform != PlatformID.Win32NT)
 8             {
 9                 string message = Res.GetString("CantRunOnWin9x");
10                 string title = Res.GetString("CantRunOnWin9xTitle");
11                 LateBoundMessageBoxShow(message, title);
12             }
13             else
14             {
15                 IntPtr entry = Marshal.AllocHGlobal((IntPtr) ((services.Length + 1) * Marshal.SizeOf(typeof(System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY))));
16                 System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY[] service_table_entryArray = new System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY[services.Length];
17                 bool multipleServices = services.Length > 1;
18                 IntPtr zero = IntPtr.Zero;
19                 for (int i = 0; i < services.Length; i++)
20                 {
21                     services[i].Initialize(multipleServices);
22                     service_table_entryArray[i] = services[i].GetEntry();
23                     zero = (IntPtr) (((long) entry) + (Marshal.SizeOf(typeof(System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY)) * i));
24                     Marshal.StructureToPtr(service_table_entryArray[i], zero, true);
25                 }
26                 System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY structure = new System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY {
27                     callback = null,
28                     name = IntPtr.Zero
29                 };
30                 zero = (IntPtr) (((long) entry) + (Marshal.SizeOf(typeof(System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY)) * services.Length));
31                 Marshal.StructureToPtr(structure, zero, true);
32                 bool flag2 = System.ServiceProcess.NativeMethods.StartServiceCtrlDispatcher(entry);
33                 foreach (ServiceBase base2 in services)
34                 {
35                     if (base2.startFailedException != null)
36                     {
37                         base2.startFailedException.Throw();
38                     }
39                 }
40                 string str = "";
41                 if (!flag2)
42                 {
43                     str = new Win32Exception().Message;
44                     string str4 = Res.GetString("CantStartFromCommandLine");
45                     if (Environment.UserInteractive)
46                     {
47                         string str5 = Res.GetString("CantStartFromCommandLineTitle");
48                         LateBoundMessageBoxShow(str4, str5);
49                     }
50                     else
51                     {
52                         Console.WriteLine(str4);
53                     }
54                 }
55                 foreach (ServiceBase base3 in services)
56                 {
57                     base3.Dispose();
58                     if (!flag2 && (base3.EventLog.Source.Length != 0))
59                     {
60                         object[] args = new object[] { str };
61                         base3.WriteEventLogEntry(Res.GetString("StartFailed", args), EventLogEntryType.Error);
62                     }
63                 }
64             }
65         }

第32行 System.ServiceProcess.NativeMethods.StartServiceCtrlDispatcher(entry)这是一个平台调用,它非常关键,看看原型:

它接收一个参数 entry,这是一个指针或者句柄类型( A platform-specific type that is used to represent a pointer or a handle)。那么它应该指向服务的入口地址。我们看看entry是什么结构?

第15行  IntPtr entry = Marshal.AllocHGlobal((IntPtr) ((services.Length + 1) * Marshal.SizeOf(typeof(System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY)))); 这句一看就是分配内存的。如果我们都学过c语言的话,也不会陌生。虽然c#自动分配内存,我们不用管,其实这件事情还是存在的。SERVICE_TABLE_ENTRY,这个结构如下

callback是委托类型。这个类什么时候实例化的?第22行 service_table_entryArray[i] = services[i].GetEntry(); GetEntry方法如下:

1         private System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY GetEntry()
2         {
3             System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY service_table_entry = new System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_TABLE_ENTRY();
4             this.nameFrozen = true;
5             service_table_entry.callback = this.mainCallback;
6             service_table_entry.name = this.handleName;
7             return service_table_entry;
8        }

第5行,callback的实例是this.mainCallback,定义 private System.ServiceProcess.NativeMethods.ServiceMainCallback mainCallback; 它的类型: public delegate void ServiceMainCallback(int argCount, IntPtr argPointer);在什么时候实例化呢?

        private void Initialize(bool multipleServices)
        {
            if (!this.initialized)
            {
                ...this.status.currentState = 2;
                this.status.controlsAccepted = 0;
                this.status.win32ExitCode = 0;
                this.status.serviceSpecificExitCode = 0;
                this.status.checkPoint = 0;
                this.status.waitHint = 0;
                this.mainCallback = new System.ServiceProcess.NativeMethods.ServiceMainCallback(this.ServiceMainCallback);
                ...
            }
        }

在服务初始化的方法中实例化的。在Run方法的第21行中调用了初始化方法 :services[i].Initialize(multipleServices); 所以现在重心转移到 this.ServiceMainCallback:

     public unsafe void ServiceMainCallback(int argCount, IntPtr argPointer)
        {
            fixed (System.ServiceProcess.NativeMethods.SERVICE_STATUS* service_statusRef = &this.status)
            {
                string[] state = null;
                ...this.startCompletedSignal = new ManualResetEvent(false);
                this.startFailedException = null;
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(this.ServiceQueuedMainCallback), state);
                this.startCompletedSignal.WaitOne();
                if ((this.startFailedException != null) && (this.status.win32ExitCode == 0))
                {
                    this.status.win32ExitCode = 0x428;
                }
                if (!System.ServiceProcess.NativeMethods.SetServiceStatus(this.statusHandle, service_statusRef))
                {
                    object[] objArray2 = new object[] { new Win32Exception().Message };
                    this.WriteEventLogEntry(Res.GetString("StartFailed", objArray2), EventLogEntryType.Error);
                    this.status.currentState = 1;
                    System.ServiceProcess.NativeMethods.SetServiceStatus(this.statusHandle, service_statusRef);
                }
            }
        }

在这段代码中,它开启了一个新的线程 ThreadPool.QueueUserWorkItem,回调了ServiceQueuedMainCallback,除此之外,定义了ManualResetEvent,用于主线程和子线程之间的同步。this.startCompletedSignal.WaitOne()  开启子线程后,先阻塞主线程运行,等待子线程的结果。ServiceQueuedMainCallback干了些什么事情?

 1       private void ServiceQueuedMainCallback(object state)
 2         {
 3             string[] args = (string[]) state;
 4             try
 5             {
 6                 this.OnStart(args);
 7                 this.WriteEventLogEntry(Res.GetString("StartSuccessful"));
 8                 this.status.checkPoint = 0;
 9                 this.status.waitHint = 0;
10                 this.status.currentState = 4;
11             }
12             catch (Exception exception)
13             {
14                 object[] objArray1 = new object[] { exception.ToString() };
15                 this.WriteEventLogEntry(Res.GetString("StartFailed", objArray1), EventLogEntryType.Error);
16                 this.status.currentState = 1;
17                 if (!System.LocalAppContextSwitches.DontThrowExceptionsOnStart)
18                 {
19                     this.startFailedException = ExceptionDispatchInfo.Capture(exception);
20                 }
21             }
22             this.startCompletedSignal.Set();
23         }

第6行,this.OnStart,这是一个服务开始运行的地方。

   protected virtual void OnStart(string[] args)
   {
   }

相应还有OnStop方法,微软暴露出这些虚方法,我们在子类中,刚好重写,这样我们写的服务代码就被执行了。

感兴趣的同学,可以写个服务,安装个反编译工具,按F12,就可以跟进到代码里面去看了。

 

posted @ 2018-12-19 13:11  micDavid  阅读(2735)  评论(2编辑  收藏  举报