內(nèi)核層次架構(gòu)windows程序運行分為內(nèi)核模式和用戶模式，內(nèi)核模式可以訪問所有的內(nèi)存地址空間， 并且可以訪問所有的CPU指令。一般程序運行在用戶模式， 通過系統(tǒng)調(diào)用切換到內(nèi)核模式執(zhí)行系統(tǒng)功能，Windows系統(tǒng)通過這種方式來確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。
下面是內(nèi)核的層次劃分:硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer) (HAL) (hal.dll)最底層隔離硬件的， 底層的第三方驅(qū)動程序就運行在這層。內(nèi)核 (Kernel)實現(xiàn)操作系統(tǒng)的一些底層服務(wù)，比如線程調(diào)度， 多處理器的同步，中斷/異常處理等。執(zhí)行體 (Executive)（ntoskrnl.exe）實現(xiàn)基本的操作系統(tǒng)服務(wù)，比如基本的線程進(jìn)程管理，內(nèi)存管理， IO及進(jìn)程間通訊等。窗口圖形子系統(tǒng)(Windows Graphics Subsystem)由win32K.sys在內(nèi)核層實現(xiàn), 用戶界面相關(guān)都依賴該層, User32.dll的大部分功能都由該層實現(xiàn)。用戶層關(guān)鍵進(jìn)程Windows系統(tǒng)在用戶層有幾個關(guān)鍵的系統(tǒng)進(jìn)程:Smss.exe (session manager Subsystem)關(guān)于Session的概念可以參考我的這篇Sessions, Window Stations and Desktops， 在操作系統(tǒng)啟動時會創(chuàng)建一個不與任何Session關(guān)聯(lián)的Smss.exe管理者實例， 然后當(dāng)有用戶登錄時它會為每個Sessin拷貝一份與之關(guān)聯(lián)的Smss.exe實例，然后由該關(guān)聯(lián)的Smss.exe實例啟動winlogon.exe和csrss.exe.WinLogon.exe該進(jìn)程管理用戶的登錄和注銷， 我們按Ctrl+Alt+Del出現(xiàn)的界面和登錄后出現(xiàn)的桌面窗口都是由它啟動的。Csrss.exe ( Client/Server Runtime Subsystem)我們可以看到我們的桌面窗口(GetDesktopWindow)是由該進(jìn)程創(chuàng)建的， 該進(jìn)程主要負(fù)責(zé)Win32子系統(tǒng)的用戶模式部分(內(nèi)核模式部分由win32k.sys實現(xiàn))。Lsass.exe (Local Security Authority Subsystem)WinLogon.exe通過該進(jìn)程驗證用戶登錄， 登錄后產(chǎn)生安全訪問令牌對象， 通過該令牌創(chuàng)建Explorer.exe, 我們其他用戶進(jìn)程都由Explorer.exe啟動，并且繼承了該令牌權(quán)限。Services.exe該進(jìn)程簡稱為SCM (NT Service Control Manager), 該進(jìn)程負(fù)責(zé)啟動用戶態(tài)一些特殊進(jìn)程， 也就是我們通常所說的服務(wù)程序。用戶模式調(diào)用內(nèi)核模式方式
由用戶模式調(diào)用內(nèi)核模式一般有2種方式 系統(tǒng)調(diào)用(system call) 和 IOCTL (IO Control Commands)
內(nèi)核模式調(diào)用用戶模式方式可以通過IOCTL的上下文傳遞， 也可以通過APC (Asynchronous Procedure Call)直接調(diào)用。進(jìn)程間通訊方式另外一種非常強(qiáng)大的用戶模式與內(nèi)核模式通訊方式， 同時也支持進(jìn)程間通訊， 該方式就是ALPC (Advanced Local Procedure Call)， 該方式被操作系統(tǒng)大量使用， WinRT中的Broker進(jìn)程也用到了它 。該方式實際上就4個核心函數(shù):nt!NtAlpcSendWaitReceivePort, nt!NtAlpcCreatePort, nt!NtAlpcConnectPort, Nt!AplcAcceptConnectPort, 大概原理如下:
總結(jié)一下 ，通過上面Windows系統(tǒng)中一些關(guān)鍵概念的介紹， 加深我們對Windows系統(tǒng)的理解， 讓我們對應(yīng)用開發(fā)全局性的把握。
posted on 2013-01-12 22:03
Richard Wei 閱讀(8617)
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