内核层次架构windows程序运行分为内核模式和用户模式，内核模式可以访问所有的内存地址空间， 并且可以访问所有的CPU指令。一般程序运行在用户模式， 通过系统调用切换到内核模式执行系统功能，Windows系统通过这种方式来确保系统的安全和稳定。
下面是内核的层次划分:硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer) (HAL) (hal.dll)最底层隔离硬件的， 底层的第三方驱动程序就运行在这层。内核 (Kernel)实现操作系统的一些底层服务，比如线程调度， 多处理器的同步，中断/异常处理等。执行体 (Executive)（ntoskrnl.exe）实现基本的操作系统服务，比如基本的线程进程管理，内存管理， IO及进程间通讯等。窗口图形子系统(Windows Graphics Subsystem)由win32K.sys在内核层实现, 用户界面相关都依赖该层, User32.dll的大部分功能都由该层实现。用户层关键进程Windows系统在用户层有几个关键的系统进程:Smss.exe (session manager Subsystem)关于Session的概念可以参考我的这篇Sessions, Window Stations and Desktops， 在操作系统启动时会创建一个不与任何Session关联的Smss.exe管理者实例， 然后当有用户登录时它会为每个Sessin拷贝一份与之关联的Smss.exe实例，然后由该关联的Smss.exe实例启动winlogon.exe和csrss.exe.WinLogon.exe该进程管理用户的登录和注销， 我们按Ctrl+Alt+Del出现的界面和登录后出现的桌面窗口都是由它启动的。Csrss.exe ( Client/Server Runtime Subsystem)我们可以看到我们的桌面窗口(GetDesktopWindow)是由该进程创建的， 该进程主要负责Win32子系统的用户模式部分(内核模式部分由win32k.sys实现)。Lsass.exe (Local Security Authority Subsystem)WinLogon.exe通过该进程验证用户登录， 登录后产生安全访问令牌对象， 通过该令牌创建Explorer.exe, 我们其他用户进程都由Explorer.exe启动，并且继承了该令牌权限。Services.exe该进程简称为SCM (NT Service Control Manager), 该进程负责启动用户态一些特殊进程， 也就是我们通常所说的服务程序。用户模式调用内核模式方式
由用户模式调用内核模式一般有2种方式 系统调用(system call) 和 IOCTL (IO Control Commands)
内核模式调用用户模式方式可以通过IOCTL的上下文传递， 也可以通过APC (Asynchronous Procedure Call)直接调用。进程间通讯方式另外一种非常强大的用户模式与内核模式通讯方式， 同时也支持进程间通讯， 该方式就是ALPC (Advanced Local Procedure Call)， 该方式被操作系统大量使用， WinRT中的Broker进程也用到了它 。该方式实际上就4个核心函数:nt!NtAlpcSendWaitReceivePort, nt!NtAlpcCreatePort, nt!NtAlpcConnectPort, Nt!AplcAcceptConnectPort, 大概原理如下:
总结一下 ，通过上面Windows系统中一些关键概念的介绍， 加深我们对Windows系统的理解， 让我们对应用开发全局性的把握。
posted on 2013-01-12 22:03
Richard Wei 阅读(8554)
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