【173】Windows内核设计思想_完整版 PDF电子书

woaidaima2017

内容简介编辑 播报
本书主要讲述 Windows 内核的设计过程，从最底层的细节使用源码一步一步分析，结 合 Bochs 和 WinDbg 调试器进行验证。本书提供全部源代码和能直接编译的项目工程，集理论、架构、编码、运行和调试于一体进行讲述，从多种角度呈现内核构架的基本流程。本书主要包括了 Windows 内核加载器（ntldr）的分析，Windows 内核调试组件的设计，实现结构化异常处理的支持，并对内存管理和对象管理进行了精心讲解，同时对基于 IRP 请求包的 I/O 系统进行了论述，并且介绍了如何设计文件系统，最后简单讲解了进程和线程的一些基本知识。 [1]
图书目录编辑 播报
目录
推荐序1 iii
推荐序2 v
序言 vii
前言 ix
第1章 搭建开发和调试环境 1
1.1 编译环境 1
1.2 使用 Bochs 运行 ntos.img 2
1.3 使用 VMware 运行 ntos.vmdk 3
1.4 模拟调试运行 6
1.5 编程思想（等差数列求和） 8
1.6 函数调用约定 14
1.7 模块扩展约定 15
1.8 本章总结 15
第2章 Windows 内核加载器（SU） 16
2.1 主引导记录（MBR） 18
2.2 系统分区（Partition1） 25
2.3 SU 模块（startup.com） 28
2.3.1 原版 Windows Server 2003 系统 NTLDR startup.com 基本分析 28
2.3.2 根据原理重新构建新的 startup.com 30
2.4 检测物理内存 32
2.5 开启 A20 地址线 40
2.6 重新定位 GDT 和 IDT 42
2.7 保护模式 43
2.7.1 段描述符（Segment Descriptor） 43
2.7.2 特权级（privilege level） 48
2.7.3 段描述符表（segment descriptor table） 50
2.7.4 开启保护模式 51
2.8 加载 Loader 模块 53
2.9 转移控制权 59
2.10 导出函数 59
2.10.1 读写扇区 62
2.10.2 获取物理内存块 63
2.10.3 检测硬件 64
2.11 本章总结 64
第3章 Windows 内核调试设计 66
3.1 初始化调试系统 67
3.2 初始化模拟调试 74
3.3 初始化内核调试 76
3.3.1 中断和异常向量表 76
3.3.2 注册异常处理例程 79
3.3.3 基于栈框架的异常处理程序 82
3.3.4 除零错误（#DE） 85
3.3.5 单步异常（#DB） 90
3.3.6 断点异常（#BP） 91
3.3.7 一般保护性错误（#GP） 91
3.3.8 页面错误（#PF） 92
3.3.9 调试器服务（debugger service） 93
3.4 分发异常 94
3.5 内核调试分发 102
3.5.1 打印字符串 106
3.5.2 加载/卸载符号 109
3.5.3 报告异常 115
3.6 内核调试引擎核心 118
3.6.1 获取系统版本 125
3.6.2 获取/设置机器信息 126
3.6.3 读/写虚拟内存 126
3.6.4 设置/恢复断点 130
3.7 调试通信协议 136
3.7.1 串行端口 136
3.7.2 COM 寄存器 138
3.7.3 波特率 139
3.7.4 端口初始化 140
3.7.5 通信协议 142
3.7.6 读端口 142
3.7.7 写端口 146
3.7.8 调试包 147
3.7.9 接收调试包（KdReceivePacket） 150
3.7.10 发送调试包（KdSendPacket） 157
3.8 本章总结 160
第4章 Windows 内核加载器（Loader） 161
4.1 NtProcessStartup 162
4.2 PcMachInit 165
4.3 初始化内存管理器 166
4.3.1 内存描述符表 167
4.3.2 页面查找表 175
4.3.3 初始化堆 182
4.4 分页机制 195
4.4.1 页帧号（PFN） 195
4.4.2 页目录和页表 197
4.4.3 开启分页机制 198
4.4.4 虚拟地址转译物理地址 208
4.4.5 修改页目录和页表位置 210
4.5 Loader 读/写支持 211
4.5.1 ARC 接口标准 211
4.5.2 虚拟磁盘驱动（RamDisk） 219
4.5.3 磁盘驱动（Hwdisk） 220
4.5.4 文件系统驱动（Ldfs） 226
4.6 加载器参数块 232
4.7 加载和启动内核 233
4.7.1 收集硬件信息 238
4.7.2 本地语言支持（NLS） 239
4.7.3 加载模块 240
4.7.4 内存描述符链表 244
4.7.5 处理器控制域（PCR）和任务状态段（TSS） 246
4.8 本章总结 251
第5章 结构化异常处理 252
5.1 异常触发 254
5.2 分发异常（RtlDispatchException） 257
5.3 异常处理（_except_handler3） 262
5.4 全局展开（__global_unwind2） 266
5.5 局部展开（__local_unwind2） 272
5.6 冒泡排序（BubbleSort） 274
5.7 本章总结 275
第6章 内存管理 276
6.1 物理内存管理概述 276
6.2 虚拟地址空间布局 277
6.3 初始化内存系统（MmArmInitSystem） 278
6.4 初始化机器相关（MiInitMachineDependent） 296
6.5 初始化非分页池（MiInitializeNonPagedPool） 305
6.6 初始化系统 PTE（MiInitializeSystemPtes） 309
6.7 映射页帧数据库（MiMapPfnDatabase） 310
6.8 初始化颜色表（MiInitializeColorTables） 313
6.9 初始化页帧号数据库（MiInitializePfnDatabase） 315
6.9.1 从页面建立页帧号数据库（MiBuildPfnDatabaseFromPages） 319
6.9.2 从加载块物理内存链表建立页帧号数据库（MiBuildPfnDatabaseFromLoad-
erBlock） 323
6.10 初始化池（InitializePool） 330
6.11 分配池页面（MiAllocatePoolPages） 335
6.11.1 非分页池分配 342
6.11.2 分页池分配 343
6.11.3 分页池页面错误处理 344
6.12 释放池页（MiFreePoolPages） 347
6.12.1 释放分页池 352
6.12.2 释放非分页池 353
6.13 建立分页池（MiBuildPagedPool） 354
6.14 分配池内存（ExAllocatePoolWithTag） 360
6.15 释放池内存（ExFreePoolWithTag） 371
6.16 初始化系统空间映射（MiInitializeSystemSpaceMap） 379
6.17 本章总结 381
第7章 对象管理 382
7.1 对象概述 382
7.1.1 对象整体结构 382
7.1.2 对象头（object header） 385
7.1.3 对象类型（object type） 386
7.1.4 对象类型例程模板（object type procedure template） 387
7.2 分配对象内存空间（ObpAllocateObject） 390
7.3 释放对象内存空间（ObpDeallocateObject） 397
7.4 初始化对象系统（ObInitSystem） 399
7.5 创建句柄表（ExCreateHandleTable） 406
7.6 创建对象类型（ObCreateObjectType） 410
7.7 创建目录对象（NtCreateDirectoryObject） 416
7.8 创建对象（ObCreateObject） 418
7.9 插入对象（ObInsertObject） 421
7.10 查找对象名（ObpLookupObjectName） 428
7.11 查找目录项（ObpLookupEntryDirectory） 445
7.12 创建无名句柄（ObpCreateUnnamedHandle） 448
7.13 分配句柄表项（ExpAllocateHandleTableEntry） 452
7.14 解析符号链接（ObpParseSymbolicLink） 465
7.15 Section 和 Segment 469
7.15.1 Prototype PTE 页面异常处理 478
7.15.2 Section 映射到系统进程 481
7.15.3 VAD 页面错误处理 482
7.16 本章总结 483
第8章 I/O 系统 485
8.1 初始化 I/O 系统（IoInitSystem） 486
8.2 创建驱动对象（IopCreateDriver） 497
8.3 创建设备对象（IoCreateDevice） 503
8.4 分配 I/O 请求包（IoAllocateIrp） 508
8.5 传递 I/O 请求包（IoCallDriver） 513
8.6 释放 I/O 请求包（IoFreeIrp） 514
8.7 解析设备（IopParseDevice） 515
8.8 磁盘读/写支持 525
8.9 本章总结 532
第9章 文件系统设计 533
9.1 文件系统初始化（DriverEntry） 533
9.2 挂载卷（NtfsMountVolume） 536
9.2.1 识别文件系统格式 540
9.2.2 文件控制块（FCB） 542
9.2.3 上下文控制块（CCB） 544
9.2.4 创建流文件对象（IoCreateStreamFileObject） 544
9.2.5 初始化缓存映射（CcInitializeCacheMap） 545
9.3 打开文件（NtfsOpenFile） 547
9.4 读文件（NtfsReadFile） 553
9.5 关闭文件（NtfsCloseFile） 555
9.6 发起卷挂载请求 561
9.7 加载 NTDLL 564
9.7.1 打开 NTDLL 564
9.7.2 检查 NTDLL 映像（MmCheckSystemImage） 565
9.7.3 创建 NTDLL Section 569
9.7.4 映射 NTDLL Section 到当前进程空间 570
9.7.5 获取用户进入点 571
9.8 本章总结 573
第 10 章 进程和线程 574
10.1 进程和线程初始化 575
10.1.1 初始化进程 576
10.1.2 初始化线程 578
10.1.3 初始化线程上下文 580
10.1.4 初始化进程系统（PspInitPhase0） 584
10.2 线程优先级（priority） 590
10.3 线程状态（thread state） 591
10.4 线程调度（thread dispatch） 593
10.5 分配进程虚拟内存（NtAllocateVirtualMemory） 601
10.6 创建用户进程（smss.exe） 608
10.7 本章总结 608

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