Внутреннее устройство Windows. 7-е изд.

Введение . 16

История книги 16
Изменения, внесенные в седьмое издание 17
Практические эксперименты . 18
Незатронутые темы . 18
Предупреждение и предостережение . 18
Что мы ожидаем от читателя . 19
Структура книги . 19
Благодарности . 20
Список опечаток и качество книги 21
От издательства . 21
Глава 1. Концепции и средства . 22
Версии операционной системы Windows 22
Windows 10 и будущие версии Windows . 24
Windows 10 и OneCore . 24
Фундаментальные концепции и термины 25
Windows API . 25
Разновидности Windows API . 26
Windows Runtime 27
.NET Framework 28
Службы, функции и процедуры . 29
Процессы 30
Потоки . 41
Волокна . 42
Планирование пользовательского режима (UMS) . 42
Задания . 44
Виртуальная память 44
Режим ядра и пользовательский режим 47
Гипервизор . 53
Микропрограммы 54
Службы терминалов и сеансы . 55
Объекты и дескрипторы . 56
Безопасность . 57
Реестр . 59
Юникод 60
Изучение внутреннего устройства Windows 62
Системный монитор и Монитор ресурсов . 63
Отладка ядра 65
Средства отладки для Windows . 66
Программа LiveKd 70
Windows Software Development Kit . 71
Windows Driver Kit . 71
Средства Sysinternals 72
Заключение 72
Глава 2. Архитектура системы . 73
Требования и цели проектирования . 73
Модель операционной системы . 74
Обзор архитектуры . 75
Портируемость . 78
Симметричная многопроцессорная архитектура 80
Масштабируемость . 83
Различия между клиентскими и серверными версиями . 84
Отладочная сборка 88
Обзор архитектуры безопасности на основе виртуализации 90
Ключевые компоненты системы . 93
Подсистемы среды и DLL среды . 94
Другие подсистемы . 101
Ядро . 110
Слой абстрагирования оборудования (HAL) . 114
Драйверы устройств . 118
Системные процессы 126
Заключение 139
Глава 3. Процессы и задания . 140
Создание процесса . 140
Аргументы функций CreateProcess* . 142
Создание современных процессов Windows 143
Создание других разновидностей процессов 143
Внутреннее устройство процессов 144
Защищенные процессы 153
Облегченные защищенные процессы (PPL) 155
Сторонняя поддержка PPL . 160
Минимальные процессы и процессы Pico . 161
Минимальные процессы . 162
Процессы Pico 162
Трастлеты (безопасные процессы) 165
Структура трастлета 165
Метаданные политики трастлетов 166
Атрибуты трастлета . 168
Встроенные системные трастлеты . 168
Идентификация трастлета . 169
Изолированные службы пользовательского режима 170
Системные функции, доступные для трастлетов . 171
Порядок работы функции CreateProcess . 173
Этап 1. Преобразование и проверка параметров и флагов . 175
Этап 2. Открытие образа, предназначенного для исполнения 180
Этап 3. Создание объекта процесса исполняющей системы Windows . 183
Этап 4. Создание исходного потока, а также его стека и контекста . 190
Этап 5. Выполнение инициализации, относящейся к подсистеме Windows 193
Этап 6. Начало выполнения исходного потока . 195
Этап 7. Выполнение инициализации процесса в контексте
нового процесса 196
Завершение процесса 203
Загрузчик образов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Ранняя стадия инициализации процесса 206
Разрешение имен DLL-библиотек и перенаправление . 210
База данных загруженных модулей 215
Анализ импорта . 220
Инициализация процесса после импортирования 222
Технология SwitchBack . 223
Наборы API-функций . 226
Задания . 229
Ограничения заданий . 230
Работа с заданиями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Вложенные задания 233
Контейнеры Windows (серверные участки) . 237
Заключение 247
Глава 4. Потоки . 248
Создание потоков 248
Внутреннее устройство потоков . 249
Структуры данных 250
Рождение потока . 262
Изучение активности потока . 263
Ограничения, накладываемые на потоки защищенного процесса . 268
Планирование потоков . 270
Обзор организации планирования в Windows 270
Уровни приоритета 272
Состояния потоков 280
База данных диспетчера . 287
Кванты времени . 290
Повышение приоритета 298
Переключения контекста 318
Сценарии планирования 320
Потоки простоя 325
Приостановка потока 329
(Глубокое) замораживание . 330
Выбор потока . 332
Многопроцессорные системы . 334
Выбор потока на многопроцессорных системах 352
Выбор процессора 354
Неоднородное планирование (big.LITTLE) 357
Групповое планирование . 359
Распределенное справедливое долевое планирование . 361
Ограничения долевого использования процессоров 365
Динамическое добавление и удаление процессоров . 368
Рабочие фабрики (пулы потоков) . 370
Создание рабочей фабрики . 372
Заключение 374
Глава 5. Управление памятью . 375
Знакомство с диспетчером памяти 375
Компоненты диспетчера памяти . 376
Большие и малые страницы . 377
Анализ использования памяти 380
Внутренняя синхронизация . 383
Сервисные функции, предоставляемые диспетчером памяти 384
Состояние страниц и выделение памяти . 386
Нагрузка подтверждения памяти и предел подтверждения . 390
Блокировка памяти 390
Гранулярность выделения памяти 391
Общая память и отображенные файлы 392
Защита памяти . 395
Предотвращение выполнения данных . 397
Копирование при записи 401
Address Windowing Extensions 403
Кучи режима ядра (пулы системной памяти) 405
Размеры пулов . 406
Анализ использования пулов . 408
Резервные списки . 412
Диспетчер кучи 413
Кучи процессов 414
Типы куч . 415
Синхронизация кучи 416
Низкофрагментированная куча . 417
Сегментная куча . 418
Безопасность кучи в Windows 423
Средства отладки кучи 425
Pageheap . 426
Отказоустойчивая куча . 429
Структуры виртуального адресного пространства 431
Структура адресных пространств x86 433
Структура системного адресного пространства на платформе x86 . 436
Пространство сеанса на платформе x86 . 437
Записи системной таблицы страниц 439
Структура адресного пространства ARM . 440
Структура адресных пространств 64-разрядных систем 441
Ограничения виртуальной адресации на платформе x64 . 443
Динамическое управление системным виртуальным адресным
пространством . 443
Квоты системного виртуального адресного пространства 449
Структура пользовательского адресного пространства . 451
Преобразование адресов 458
Преобразование виртуальных адресов на платформе x86 . 458
Буфер быстрого преобразования адресов . 465
Преобразование виртуальных адресов на платформе x64 . 469
Преобразование виртуальных адресов на платформе ARM . 470
Обработка ошибок страниц . 472
Недостоверные PTE-записи 473
Прототипные PTE-записи . 475
Страничный ввод/вывод . 477
Конфликтные ошибки отсутствия страниц 478
Кластерные ошибки страниц . 479
Страничные файлы 480
Показатель подтверждения и системный лимит подтверждения . 486
Показатель подтверждения и размер страничного файла . 491
Стеки . 493
Пользовательские стеки . 493
Стеки ядра 495
DPC-стек . 496
Дескрипторы виртуальных адресов . 496
Дескрипторы виртуальных адресов процесса 497
Чередование дескрипторов виртуальных адресов 499
NUMA . 500
Объекты разделов . 501
Рабочие наборы . 509
Подкачка по требованию 510
Компонент логической предвыборки . 510
Политика размещения 515
Управление рабочими наборами 515
Диспетчер рабочего баланса и потока подкачки 520
Системные рабочие наборы 522
События уведомлений в памяти 523
База данных номеров страничных блоков . 525
Динамика списков страниц 529
Приоритеты страниц . 537
Подсистема записи измененных страниц . 540
Структуры данных PFN-записи 542
Резервирование страничных файлов . 547
Лимиты физической памяти 551
Лимиты памяти клиентских версий Windows 552
Сжатие памяти . 554
Пример сжатия . 556
Архитектура сжатия . 559
Секции памяти . 563
Комбинирование памяти 566
Фаза поиска 568
Фаза классификации 569
Фаза комбинирования страниц . 570
От закрытой PTE-записи к общей . 571
Освобождение комбинированных страниц . 573
Анклавы в памяти . 576
Программный интерфейс . 577
Инициализация анклавов . 578
Построение анклава 578
Загрузка данных в анклав . 580
Инициализация анклава . 581
Упреждающее управление памятью (супервыборка) 582
Компоненты 583
Трассировка и протоколирование 585
Сценарии 586
Приоритеты страниц и перебалансировка 587
Устойчивое функционирование . 590
ReadyBoost . 591
ReadyDrive . 593
Отражение процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
Заключение 596
Глава 6. Подсистема ввода/вывода . 597
Компоненты подсистемы ввода/вывода . 597
Диспетчер ввода/вывода . 600
Стандартная обработка ввода/вывода 601
IRQL и отложенные вызовы процедур 603
IRQL 603
Отложенные вызовы процедур 606
Драйверы устройств . 608
Типы драйверов устройств . 608
Структура драйвера 615
Объекты драйверов и устройств . 617
Открытие устройств 624
Обработка ввода/вывода . 629
Типы ввода/вывода . 629
Пакеты запросов ввода/вывода 633
Запрос ввода/вывода к одноуровневому драйверу . 645
Запросы ввода/вывода к многоуровневым драйверам 656
Независимый от программных потоков ввод/вывод . 660
Отмена ввода/вывода . 660
Порты завершения ввода/вывода . 665
Определение приоритетов ввода/вывода . 671
Уведомления о сеансах 678
Программа Driver Verifier 679
Параметры проверки, относящиеся к вводу/выводу . 681
Параметры проверки, относящиеся к памяти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682
PnP-диспетчер . 687
Уровень поддержки технологии Plug and Play . 688
Перечисление устройств 689
Стеки устройств . 692
Поддержка Plug and Play драйверами 699
Установка драйвера 701
Общая схема загрузки и установки драйверов 706
Загрузка драйверов 706
Установка драйвера 708
Windows Driver Foundation 709
KMDF 711
UMDF . 720
Диспетчер электропитания 724
Режим ожидания с подключением и текущий режим ожидания 728
Работа диспетчера электропитания . 729
Участие драйверов в управлении электропитанием . 730
Управление электропитанием устройств со стороны драйверов
и приложений . 734
Инфраструктура управления электропитанием . 735
Запросы на изменение режима электропитания . 738
Заключение 740
Глава 7. Безопасность 741
Оценка безопасности . 741
Критерии оценки заслуживающих доверия компьютерных систем 742
Общие критерии 743
Системные компоненты безопасности 744
Безопасность на основе виртуализации . 748
Охранник учетных данных . 750
Device Guard . 757
Защита объектов . 759
Проверки прав доступа . 762
Идентификаторы безопасности 766
Виртуальные учетные записи служб . 790
Дескрипторы безопасности и управление доступом 795
Динамическое управление доступом . 814
AuthZ API . 815
Условные ACE-элементы 817
Права доступа и привилегии . 818
Права учетной записи . 819
Привилегии . 820
Суперпривилегии 827
Маркеры доступа процессов и потоков . 829
Аудит безопасности 830
Аудит доступа к объекту . 831
Глобальная политика аудита 835
Конфигурация расширенной политики аудита . 836
AppContainer . 838
Общие сведения о приложениях UWP 838
AppContainer . 841
Брокеры . 864
Вход в систему . 866
Инициализация Winlogon . 868
Этапы входа пользователя в систему . 870
Гарантированная аутентификация 876
Биометрическая среда для аутентификации пользователей . 877
Windows Hello . 880
Управление учетными записями пользователей и виртуализация . 881
Файловая система и виртуализация реестра . 882
Повышение привилегий . 890
Снижение риска атак 898
Защитные меры уровня процессов 899
CFI 905
Заявления безопасности . 920
Идентификация приложений (AppID) . 925
AppLocker 927
Политики ограниченного использования программ 932
Защита ядра от модификации . 934
PatchGuard 936
HyperGuard . 940
Заключение 942