Оглавление
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
6 Оглавление
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
Оглавление 7
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
8 Оглавление
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
Оглавление 9
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
10 Оглавление
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
Оглавление 11
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
12 Оглавление
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
13
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
14 Оглавление
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
