Windows Service服务程序的原理及实现（0）服务主函数 & 控制处理函数

摘要： 何为服务？Windows 会话中可长时间运行的可执行应用程序。这些服务可以在计算机启动时自动启动，可以暂停和重新启动而且不显示任何用户界面。这种服务非常适合在服务器上使用，或任何时候，为了不影响在同一台计算机上工作的其他用户，需要长时间运行功能时使用。一个服务首先是一个Win32可执行程序，如果要写一个功能完备且强大的服务，需要熟悉动态连接库(DLL)、结构异常处理、内存映射文件、虚拟内存、设备I/O、线程及其同步、Unicode以及其他的由WinAPI函数提供的应用接口。

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Windows Service概要

实现一个服务程序，主要需要完成两个部分：

• 服务运行函数（相当于Thread中的run）：服务运行函数，一般被呼为ServiceMain。但是它的名称与ThreadProc一样，其命名没有特殊要求，只是参数接口和调用类型必须与要求一致：

void WINAPI serviceImpl(DWORD argc, LPCWSTR* argv);

• 服务控制函数：Windows中提供了强大的命令行工具sc.exe，用于对服务进行管理。可以实现对服务的所有控制，包括安装、删除、配置、启动、停止等。为此，我们需要在自己的服务程序中对这些命令做出响应。也就是需要实现一个服务控制函数，当接收到不同命令的时候，执行不同的操作，具体操作自行定义。

一个服务包括若干属性，包括服务名称、显示名称、服务类型、描述、可执行文件路径、启动类型、服务状态、启动参数、依存关系等。

1. 服务名称：唯一标识一个服务；
2. 显示名称：在系统服务管理界面和sc.exe中显示名称；
3. 服务类型：包括SERVICE_FILE_SYSTEM_DRIVER（文件系统驱动服务）、SERVICE_KERNEL_DRIVER（驱动服务）——（2种）运行于内核态。
   SERVICE_WIN32_OWN_PROCESS（独立进程服务）、SERVICE_WIN32_SHARE_PROCESS（共享进程服务）——（2种）运行于用户态。

本文主要讲解Windows服务运行函数开发。Windows服务与多线程极为类似，服务运行函数一般称为ServiceMain，与线程中的ThreadProc（线程执行体）一样，其函数名并没有特殊的要求，只要求其参数接口和返回值调用类型与要求一致即可，这里所说的ServiceMain（服务运行函数）也可以理解为Thread中的run，虽然不是很恰当。服务程序通过调用StartServiceCtrlDispatcher API函数设置服务主函数。

其中，StartServiceCtrlDispatcher 函数原型如下：

StartServiceCtrlDispatcherW(    _In_ CONST  SERVICE_TABLE_ENTRYW    *lpServiceStartTable    );

以上函数中只有一个结构体，SERVICE_TABLE_ENTRYW的原型也给出如下：

typedef struct _SERVICE_TABLE_ENTRYW {    LPWSTR                      lpServiceName;    LPSERVICE_MAIN_FUNCTIONW    lpServiceProc;}SERVICE_TABLE_ENTRYW, *LPSERVICE_TABLE_ENTRYW;

lpServiceName为服务名称；lpServiceProc为指向ServiceMain的函数指针。只要将函数的指针复制给lpServiceProc，再调用StartServiceCtrlDispatcher ，这个函数就称为了服务主函数。

没有服务控制函数，光有服务执行体——服务是跑不起来的。
服务控制函数可以用Windows提供的sc.exe 程序，在命令提示符的环境下，让服务运行体（ServiceMain）跑起来。这里使用另外一种方式，使用Windows API来控制服务执行体。所谓服务——其实也就是一个EXE可执行程序。

Service一般开发流程

一般服务开发流程：

1. 先将服务运行体（ServiceMain）生成，得到一个XXX.exe。（本文讲解内容）
2. 接着，将该exe放在电脑的某一个位置，再运行服务控制函数，服务就跑起来了。
3. 这里需要注意一点，开发服务程序，需要以管理员方式运行Visual Studio 2013等版本。（或者在DOS下操作时，就是不编写服务控制程序，而采用Windows提供的sc.exe管理服务，也同样需要管理员权限。）

在服务程序开发过程中，有一个很重要的结构体SERVICE_STATUS 其具体定义如下：

typedef struct _SERVICE_STATUS {    DWORD   dwServiceType;                   //可执行文件类型    DWORD   dwCurrentState;                  //服务当前状态    DWORD   dwControlsAccepted;              //指明服务接受何种控制    DWORD   dwWin32ExitCode;                 //错误报告码（Win32已义错误）    DWORD   dwServiceSpecificExitCode;       //自定义错误码    DWORD   dwCheckPoint;                    //处于进程的哪一步    DWORD   dwWaitHint;                      //超时时间} SERVICE_STATUS, *LPSERVICE_STATUS;

1. dwServiceType指明服务可执行文件的类型。如果你的可执行文件中只有一个单独的服务，就把这个成员设置成SERVICE_WIN32_OWN_PROCESS；如果拥有多个服务的话，就设置成SERVICE_WIN32_SHARE_PROCESS。除了这两个标志之外，如果你的服务需要和桌面发生交互(当然不推荐这样做)，就要用“OR”运算符附加上SERVICE_INTERACTIVE_PROCESS。这个成员的值在你的服务的生存期内绝对不应该改变。
2. dwCurrentState是这个结构中最重要的成员，它将告诉SCM你的服务的现行状态。为了报告服务仍在初始化，应该把这个成员设置成SERVICE_START_PENDING。在以后具体讲述CtrlHandler函数的时候具体解释其它可能的值。
3. dwControlsAccepted指明服务愿意接受什么样的控制通知。如果你允许一个SCP去暂停/继续服务，就把它设成SERVICE_ACCEPT_PAUSE_CONTINUE。很多服务不支持暂停或继续，就必须自己决定在服务中它是否可用。如果你允许一个SCP去停止服务，就要设置它为SERVICE_ACCEPT_STOP。如果服务要在操作系统关闭的时候得到通知，设置它为SERVICE_ACCEPT_SHUTDOWN可以收到预期的结果。这些标志可以用“OR”运算符组合。
4. dwWin32ExitCode和dwServiceSpecificExitCode是允许服务报告错误的关键，如果希望服务去报告一个Win32错误代码(预定义在WinError.h中)，它就设置dwWin32ExitCode为需要的代码。一个服务也可以报告它本身特有的、没有映射到一个预定义的Win32错误代码中的错误。为了这一点，要把dwWin32ExitCode设置为ERROR_SERVICE_SPECIFIC_ERROR，然后还要设置成员dwServiceSpecificExitCode为服务特有的错误代码。当服务运行正常，没有错误可以报告的时候，就设置成员dwWin32ExitCode为NO_ERROR。
5. 最后的两个成员dwCheckPoint和dwWaitHint是一个服务用来报告它当前的事件进展情况的。当成员dwCurrentState被设置成SERVICE_START_PENDING的时候，应该把dwCheckPoint设成0，dwWaitHint设成一个经过多次尝试后确定比较合适的数，这样服务才能高效运行。一旦服务被完全初始化，就应该重新初始化SERVICE_STATUS结构的成员，更改dwCurrentState为SERVICE_RUNNING，然后把dwCheckPoint和dwWaitHint都改为0。
   
   • dwCheckPoint成员的存在对用户是有益的，它允许一个服务报告它处于进程的哪一步。每一次调用SetServiceStatus时，可以增加它到一个能指明服务已经执行到哪一步的数字，它可以帮助用户决定多长时间报告一次服务的进展情况。
   • 如果决定要报告服务的初始化进程的每一步，就应该设置dwWaitHint为你认为到达下一步所需的毫秒数，而不是服务完成它的进程所需的毫秒数。

Service 实战

对于Windows服务开发想了解更多可以阅读《Windows服务编写原理及探讨》一文，想实战开发可以参阅《Windows API—函数、接口、编程实例》一书。以下是一个完整的服务运行体（ServiceMain）实战。如果想直接讨论《Q群号：233688836》。在阅读本文的基础上，推荐阅读《Windows Service服务程序（1）实现对服务的控制和管理》，将对Windows服务编程有个更加深入的了解。

win32service.h

#ifndef _WIN32_SERVICE_H#define _WIN32_SERVICE_H#include <Windows.h>extern SERVICE_STATUS g_ServiceStatus;extern SERVICE_STATUS_HANDLE g_ServiceStatusHandle;void WINAPI serviceImpl(DWORD argc, LPCWSTR* argv);void WINAPI serviceCtrlHandlerProc(DWORD opcode);#endif

win32service.cpp

#include "win32service.h"SERVICE_STATUS g_ServiceStatus;SERVICE_STATUS_HANDLE g_ServiceStatusHandle;/*功能：服务控制函数*/void WINAPI serviceCtrlHandlerProc(DWORD opcode){    switch (opcode){    case SERVICE_CONTROL_PAUSE:        g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_PAUSED; break;    case SERVICE_CONTROL_CONTINUE:        g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_RUNNING; break;    case SERVICE_CONTROL_STOP:        g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_STOPPED; break;    case SERVICE_CONTROL_INTERROGATE:/*[ɪn'terə.ɡeɪt] v.审问；询问*/        MessageBeep(MB_OK);    default:        break;    }    if (!SetServiceStatus(g_ServiceStatusHandle, &g_ServiceStatus)){        //set service status error.    }}/*功能：服务运行函数*/void WINAPI serviceImpl(DWORD argc, LPCWSTR* argv){    g_ServiceStatus.dwServiceType = SERVICE_WIN32;    g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_START_PENDING;    g_ServiceStatus.dwControlsAccepted = SERVICE_ACCEPT_STOP | SERVICE_ACCEPT_PAUSE_CONTINUE;    g_ServiceStatus.dwWin32ExitCode = 0;    g_ServiceStatus.dwCheckPoint = 0;    g_ServiceStatus.dwWaitHint = 0;    g_ServiceStatusHandle = RegisterServiceCtrlHandlerA("demo_srv", serviceCtrlHandlerProc);    if (g_ServiceStatusHandle == (SERVICE_STATUS_HANDLE)0){        //register service ctrl handle error.        return;    }    g_ServiceStatus.dwCurrentState = SERVICE_RUNNING;    if (!SetServiceStatus(g_ServiceStatusHandle, &g_ServiceStatus)){        //set service status error.        return;    }#if 0    while (flag){        //run service    }#endif}

main.cpp

#include "win32service.h"int main(void){    SERVICE_TABLE_ENTRYA DispatchTable[] = {        { "demo_srv", (LPSERVICE_MAIN_FUNCTIONA)serviceImpl },        { NULL, NULL }    };    if (!StartServiceCtrlDispatcherA(DispatchTable)){        //start service ctrl dispather error.    }    return 0;}