Внутреннее устройство microsoft windows pdf

Об авторах этого издания ………………………………………………………………………………..16

Предисловие………………………………………………………………………………………………….18

Введение………………………………………………………………………………………..21

История серии…………………………………………………………………………………………………………………21

Изменения в седьмом издании………………………………………………………………………………..22

Изменения в томе 2…………………………………………………………………………………………………..23

Практические эксперименты…………………………………………………………………………………….23

Незатронутые темы……………………………………………………………………………………………….23

Предупреждение и предостережение…………………………………………………………………………..24

Чего мы ожидаем от читателя……………………………………………………………………………………….24

Структура книги………………………………………………………………………………………………….24

Шрифтовые выделения………………………………………………………………………………………25

Благодарности………………………………………………………………………………………………..25

Остаемся на связи……………………………………………………………………………………………27

От издательства………………………………………………………………………………………………..27

 Глава 8 Системные механизмы…………………………………………………………………………28

Модель выполнения кода процессором………………………………………………………………………29

Сегментация………………………………………………………………………………………………………………29

Сегменты состояния задач……………………………………………………………………………………….34

Аппаратные уязвимости к атакам по сторонним каналам………………………………………..37

Внеочередное выполнение команд…………………………………………………………………………38

Блок предсказания переходов…………………………………………………………………………………39

Кэш процессора…………………………………………………………………………………………………………40

Атаки по сторонним каналам…………………………………………………………………………………..42

Меры борьбы с атаками по сторонним каналам в Windows…………………………………….46

Затенение KVA………………………………………………………………………………………………………….47

Аппаратный контроль непрямых переходов (IBRS, IBPB, STIBP, SSBD)……..51

Retpoline и оптимизация импорта………………………………………………………………………….53

Сопряжение STIBP…………………………………………………………………………………………………..57

Диспетчеризация системных прерываний………………………………………………………………….61

Диспетчеризация прерываний………………………………………………………………………………..63

Конвейерные и инициируемые сообщениями прерывания………………………………..84

Обработка таймера………………………………………………………………………………………………….103

Системные рабочие потоки……………………………………………………………………………………120

Управление исключениями…………………………………………………………………………………..125

Обработка действий системных служб………………………………………………………………..132

WoW64 (Windows-on-Windows)……………………………………………………………………………….147

Ядро WoW64……………………………………………………………………………………………………………148

Перенаправление путей в файловой системе……………………………………………………..152

Перенаправление в системном реестре………………………………………………………………..154

Симуляция X86 на платформах AMD64……………………………………………………………..155

ARM…………………………………………………………………………………………………………………………..157

Модели памяти………………………………………………………………………………………………………..157

Симуляция ARM32 на платформах ARM64……………………………………………………….158

Симуляция x86 на платформах ARM64………………………………………………………………159

Диспетчер объектов………………………………………………………………………………………………………169

Объекты исполнительной системы………………………………………………………………………172

Структура объектов………………………………………………………………………………………………..176

Синхронизация…………………………………………………………………………………………………..222

Высокоуровневая IRQL-синхронизация…………………………………………………………….223

Низкоуровневая IRQL-синхронизация……………………………………………………………….230

Продвинутый локальный вызов процедур………………………………………………………………..267

Модель подключения……………………………………………………………………………………………..268

Модель сообщений………………………………………………………………………………………………….270

Асинхронные операции………………………………………………………………………………………….273

Просмотры, области и разделы……………………………………………………………………………..274

Атрибуты…………………………………………………………………………………………………………………..275

Двоичные объекты, дескрипторы и ресурсы……………………………………………………….276

Передача дескрипторов………………………………………………………………………………………….277

Безопасность…………………………………………………………………………………………………………….279

Производительность……………………………………………………………………………………………….280

Управление электропитанием……………………………………………………………………………….281

Атрибут прямого события ALPC………………………………………………………………………….282

Отладка и трассировка……………………………………………………………………………………………282

Средство уведомлений Windows………………………………………………………………………………..284

Возможности WNF…………………………………………………………………………………………………285

Пользователи WNF…………………………………………………………………………………………………286

Именованные состояния WNF и хранение…………………………………………………………292

Агрегация событий WNF……………………………………………………………………………………….297

Отладка в пользовательском режиме…………………………………………………………………………299

Поддержка со стороны ядра…………………………………………………………………………………..299

Платформенно-зависимая поддержка………………………………………………………………….301

Поддержка подсистемы Windows…………………………………………………………………………303

Пакетные приложения…………………………………………………………………………………………………304

Приложения UWP………………………………………………………………………………………………….306

Приложения Centennial………………………………………………………………………………………….307

Диспетчер активности хоста………………………………………………………………………………….311

Репозиторий состояний………………………………………………………………………………………….313

Мини-репозиторий зависимостей………………………………………………………………………..317

Фоновые задачи и инфраструктура брокеров…………………………………………………….318

Установка и запуск пакетных приложений…………………………………………………………321

Активация пакетов………………………………………………………………………………………………….321

Регистрация пакетов……………………………………………………………………………………………….328

Заключение……………………………………………………………………………………………………………….330

Глава 9 Технологии виртуализации……………………………………………………………………..331

Гипервизор Windows……………………………………………………………………………………………………331

Разделы, процессы и потоки………………………………………………………………………………….333

Запуск гипервизора…………………………………………………………………………………………………338

Диспетчер памяти гипервизора…………………………………………………………………………….344

Планировщики Hyper-V………………………………………………………………………………………..353

Гипервызовы и TLFS гипервизора……………………………………………………………………….365

Перехваты…………………………………………………………………………………………………………………367

Синтетический контроллер прерываний…………………………………………………………….368

API платформы гипервизора Windows и разделы EXO……………………………………371

Вложенная виртуализация…………………………………………………………………………………….374

Гипервизор Windows на ARM64…………………………………………………………………………..382

Стек виртуализации……………………………………………………………………………………………………..383

Служба диспетчера виртуальных машин и рабочие процессы…………………………384

Драйвер VID и диспетчер памяти стека виртуализации…………………………………..386

Работа виртуальной машины ……………………………………………………………………………….387

VMBus……………………………………………………………………………………………………………………….393

Первичный обмен квитирующими сообщениями VMBus………………………………..394

Поддержка виртуального оборудования……………………………………………………………..400

Виртуальные машины с поддержкой VA…………………………………………………………….408

Безопасность на основе виртуализации (VBS)………………………………………………………..413

Виртуальные уровни доверия и виртуальный безопасный режим………………….414

Сервисы, предоставляемые VSM, и требования…………………………………………………416

Безопасное ядро (Secure Kernel)…………………………………………………………………………………419

Виртуальные прерывания………………………………………………………………………………………420

Безопасный перехват………………………………………………………………………………………………423

Системные вызовы VSM………………………………………………………………………………………..425

Защищенные потоки и планирование………………………………………………………………….432

Hypervisor-Enforced Code Integrity (HVCI)……………………………………………………….435

Виртуализация UEFI во время выполнения………………………………………………………435

Запуск VSM……………………………………………………………………………………………………………..437

Диспетчер памяти безопасного ядра…………………………………………………………………….441

Горячее исправление………………………………………………………………………………………………447

Изолированный пользовательский режим……………………………………………………………….450

Создание трастлетов……………………………………………………………………………………………….451

Защищенные устройства………………………………………………………………………………………..455

Анклавы на основе VBS………………………………………………………………………………………….458

Аттестация среды выполнения System Guard…………………………………………………….466

Заключение……………………………………………………………………………………………………..471

Глава 10 Управление, диагностика и трассировка……………………………………………..472

Реестр………………………………………………………………………………………………………………472

Просмотр и изменение реестра……………………………………………………………………………..472

Использование реестра…………………………………………………………………………………………..473

Типы данных реестра………………………………………………………………………………………………474

Логическая структура реестра……………………………………………………………………………….475

Кусты приложений………………………………………………………………………………………………….484

Расширение для работы с реестром в режиме транзакций — Transactional Registry (TxR)………………………………………………………………………………….486

Мониторинг активности реестра…………………………………………………………………………..487

Внутреннее устройство Process Monitor……………………………………………………………..488

Внутреннее устройство реестра…………………………………………………………………………….489

Реорганизация кустов…………………………………………………………………………………………….499

Пространство имен и работа реестра……………………………………………………………………500

Обеспечение надежного хранения………………………………………………………………………..503

Фильтрация реестра……………………………………………………………………………………………….508

Виртуализация реестра…………………………………………………………………………………………..508

Оптимизация реестра……………………………………………………………………………………………..512

Службы Windows………………………………………………………………………………………………………….512

Приложения служб…………………………………………………………………………………………………513

Учетные записи служб……………………………………………………………………………………………522

Диспетчер управления службами…………………………………………………………………………536

Программы управления службами……………………………………………………………………….541

Запуск служб……………………………………………………………………………………………………………542

Службы с отложенным автозапуском………………………………………………………………….549

Службы с запуском по триггеру……………………………………………………………………………549

Ошибки, возникающие при запуске……………………………………………………………………..551

Признание загрузки и последняя удачная конфигурация………………………………..552

Сбои служб………………………………………………………………………………………………………………..554

Завершение работы службы…………………………………………………………………………………..556

Процессы, общие для нескольких служб……………………………………………………………..557

Теги служб………………………………………………………………………………………………………………..561

Пользовательские службы……………………………………………………………………………………..562

Пакетные службы……………………………………………………………………………………………………566

Защищенные службы……………………………………………………………………………………………..566

Планирование задач и UBPM……………………………………………………………………………………..569

Планировщик задач………………………………………………………………………………………………..569

Унифицированный диспетчер фоновых процессов…………………………………………..576

COM-интерфейсы планировщика задач……………………………………………………………..581

Инструментарий управления Windows…………………………………………………………………….582

Архитектура WMI…………………………………………………………………………………………………..582

Поставщики WMI…………………………………………………………………………………………………..584

Общая информационная модель и язык формата управляемых объектов…….585

Связи классов…………………………………………………………………………………………………………..589

Реализация WMI…………………………………………………………………………………………………….592

Безопасность WMI………………………………………………………………………………………………….594

Трассировка событий для Windows…………………………………………………………………………..594

Инициализация ETW…………………………………………………………………………………………….597

Сеансы ETW…………………………………………………………………………………………………………….599

Поставщики ETW…………………………………………………………………………………………………..602

Поставка событий……………………………………………………………………………………………………607

Поток ETW Logger………………………………………………………………………………………………….608

Потребление событий…………………………………………………………………………………………….610

Системные средства ведения журнала (логгеры)………………………………………………614

Безопасность ETW………………………………………………………………………………………………….621

Динамическая трассировка………………………………………………………………………………………….625

Внутренняя архитектура………………………………………………………………………………………..628

Библиотека типов DTrace………………………………………………………………………………………635

Отчеты об ошибках Windows………………………………………………………………………………………637

Сбой пользовательского приложения………………………………………………………………….638

Сбой в режиме ядра (системы)……………………………………………………………………………..645

Обнаружение зависания процесса………………………………………………………………………..655

Глобальные флаги………………………………………………………………………………………………..658

Прослойки ядра……………………………………………………………………………………………………661

Инициализация механизма прослоек…………………………………………………………………..662

База данных прослоек…………………………………………………………………………………………….664

Прослойки драйверов……………………………………………………………………………………………..665

Прослойки устройств……………………………………………………………………………………………..669

Заключение……………………………………………………………………………………………………………669

Глава 11 Кэширование и файловые системы……………………………………………………….670

Терминология………………………………………………………………………………………………………….670

Ключевые функции диспетчера кэша………………………………………………………………………..672

Единый централизованный системный кэш……………………………………………………….672

Диспетчер памяти……………………………………………………………………………………………………672

Когерентность кэша………………………………………………………………………………………………..673

Виртуальное блочное кэширование……………………………………………………………………..674

Потоковое кэширование…………………………………………………………………………………………675

Поддержка восстанавливаемых файловых систем…………………………………………….675

Усовершенствования рабочего набора NTFS MFT……………………………………………676

Поддержка разделов памяти………………………………………………………………………………….677

Управление виртуальной памятью кэша…………………………………………………………………..678

Размер кэша……………………………………………………………………………………………………….680

Виртуальный размер кэша……………………………………………………………………………………..680

Размер рабочего набора кэша………………………………………………………………………………..680

Физический размер кэша……………………………………………………………………………………….681

Структуры данных кэша………………………………………………………………………………………………683

Общесистемные структуры данных кэша……………………………………………………………683

Структуры данных кэша для отдельного файла…………………………………………………686

Интерфейсы файловой системы…………………………………………………………………………………689

Копирование в кэш и из него…………………………………………………………………………………691

Кэширование с помощью интерфейсов отображения и закрепления……………..691

Кэширование с помощью интерфейсов прямого доступа к памяти………………..692

Быстрый ввод-вывод……………………………………………………………………………………….692

Чтение с упреждением и отложенная запись……………………………………………………………694

Интеллектуальное упреждающее чтение…………………………………………………………….694

Усовершенствования, связанные с упреждающим чтением…………………………….696

Кэширование с отложенной записью и поздняя запись……………………………………697

Отключение поздней записи для файла………………………………………………………………703

Принудительная запись кэша на диск………………………………………………………………….704

Сброс отображенных файлов на диск…………………………………………………………………..704

Дросселирование записи………………………………………………………………………………………..705

Системные потоки…………………………………………………………………………………………………..706

Агрессивная отложенная запись и низкоприоритетная поздняя запись………..707

Динамическая память……………………………………………………………………………………………..708

Учет дисковых операций ввода-вывода в диспетчере кэша……………………………..709

Файловые системы…………………………………………………………………………………………….711

Форматы файловой системы Windows………………………………………………………………..712

CDFS…………………………………………………………………………………………………………………………712

UDF…………………………………………………………………………………………………………………………..712

FAT12, FAT16 и FAT32………………………………………………………………………………………….713

exFAT………………………………………………………………………………………………………………………..716

NTFS………………………………………………………………………………………………………………………….717

ReFS…………………………………………………………………………………………………………………………..718

Архитектура драйвера файловой системы…………………………………………………………..719

Локальные FSD……………………………………………………………………………………………………….719

Сетевые FSD…………………………………………………………………………………………………………….721

Операции с файловой системой……………………………………………………………………………728

Явный файловый ввод-вывод……………………………………………………………………………….729

Запись измененной и отображенной страницы диспетчера памяти………………..733

Система поздней записи диспетчера кэша…………………………………………………………..733

Поток упреждающего чтения диспетчера кэша………………………………………………….734

Обработчик отказов страниц диспетчера памяти………………………………………………734

Драйверы фильтров файловой системы и мини-фильтры……………………………….735

Фильтрация именованных каналов и мейлслоты………………………………………………736

Управление поведением точки повторной обработки……………………………………….737

Process Monitor………………………………………………………………………………………………………..739

Файловая система NT ………………………………………………………………………………740

Требования к файловой системе высокого класса……………………………………………..741

Восстанавливаемость……………………………………………………………………………………………..741

Безопасность…………………………………………………………………………………………………………….741

Резервирование данных и отказоустойчивость………………………………………………….742

Дополнительные возможности NTFS………………………………………………………………….742

Несколько потоков данных……………………………………………………………………………………743

Имена на основе Юникода…………………………………………………………………………………….745

Общее средство индексирования………………………………………………………………………….746

Динамическое перераспределение плохих кластеров………………………………………..746

Жесткие ссылки………………………………………………………………………………………………………746

Символические (мягкие) ссылки и соединения…………………………………………………747

Сжатие и разреженные файлы………………………………………………………………………………750

Регистрация изменений………………………………………………………………………………………….751

Пользовательские квоты в томе…………………………………………………………………………….752

Отслеживание ссылок…………………………………………………………………………………………….752

Шифрование…………………………………………………………………………………………………………….753

Семантика удаления в стиле POSIX…………………………………………………………………….754

Дефрагментация………………………………………………………………………………………………………757

Динамическая разбивка на разделы……………………………………………………………………..760

Поддержка NTFS для многоуровневых томов……………………………………………………762

Драйвер файловой системы NTFS……………………………………………………………………………..766

Структура NTFS на диске……………………………………………………………………………………………769

Тома…………………………………………………………………………………………………………………………..769

Кластеры…………………………………………………………………………………………………………………..770

Главная файловая таблица…………………………………………………………………………………….771

Номера файловых записей…………………………………………………………………………………….775

Файловые записи…………………………………………………………………………………………………….776

Имена файлов………………………………………………………………………………………………………….779

Туннелирование………………………………………………………………………………………………………782

Резидентные и нерезидентные атрибуты…………………………………………………………….783

Сжатие данных и разреженные файлы………………………………………………………………..787

Сжатие разреженных данных………………………………………………………………………………..787

Сжатие неразреженных данных……………………………………………………………………………789

Разреженные файлы……………………………………………………………………………………………….791

Файл журнала изменений………………………………………………………………………………………791

Индексирование………………………………………………………………………………………………………796

Идентификаторы объектов……………………………………………………………………………………798

Контроль над квотами…………………………………………………………………………………………….799

Консолидированная безопасность………………………………………………………………………..800

Точки повторной обработки………………………………………………………………………………….801

Storage Reserves и NTFS Reservations…………………………………………………………………..803

Поддержка транзакций…………………………………………………………………………………………..806

Изоляция………………………………………………………………………………………………………………….807

Транзакционные API………………………………………………………………………………………………808

Реализация на диске……………………………………………………………………………………………….809

Реализация протоколирования……………………………………………………………………………..812

Поддержка восстановления NTFS……………………………………………………………………………..812

Конструкция…………………………………………………………………………………………………………….813

Регистрация метаданных……………………………………………………………………………………….814

Служба файла журнала………………………………………………………………………………………….814

Типы записей в журнале………………………………………………………………………………………..816

Восстановление……………………………………………………………………………………………………….819

Проход анализа………………………………………………………………………………………………………..819

Проход повтора………………………………………………………………………………………………………..820

Проход отмены………………………………………………………………………………………………………..821

Восстановление плохих кластеров NTFS…………………………………………………………….823

Самовосстановление……………………………………………………………………………………………….827

Проверка диска в режиме онлайн и быстрое восстановление………………………….828

Зашифрованная файловая система…………………………………………………………………………….831

Первичное шифрование файла …………………………………………………………………………….834

Процесс расшифровки……………………………………………………………………………………………837

Резервное копирование зашифрованных файлов………………………………………………837

Копирование зашифрованных файлов………………………………………………………………..838

Передача шифрования в BitLocker……………………………………………………………………….839

Поддержка шифрования в режиме онлайн………………………………………………………….840

Диски с прямым доступом…………………………………………………………………………………………..842

Модель драйвера DAX……………………………………………………………………………………………844

Тома DAX…………………………………………………………………………………………………………………845

Кэшированный и некэшированный ввод-вывод в томах DAX………………………..846

Отображение исполняемых образов…………………………………………………………………….847

Блоковые тома…………………………………………………………………………………………………………851

Драйверы фильтров файловой системы и DAX…………………………………………………852

Сброс ввода-вывода в режиме DAX……………………………………………………………………..854

Поддержка больших и огромных страниц…………………………………………………………..855

Поддержка виртуальных дисков постоянной памяти и Storage Spaces………….859

Устойчивая файловая система……………………………………………………………………………………863

Архитектура Minstore……………………………………………………………………………………………..864

Физическая схема B⁺-дерева………………………………………………………………………………….866

Распределители……………………………………………………………………………………………………….867

Таблица страниц……………………………………………………………………………………………………..870

Ввод-вывод Minstore………………………………………………………………………………………………871

Архитектура ReFS…………………………………………………………………………………………………..873

Дисковая структура ReFS………………………………………………………………………………………877

Идентификаторы объектов……………………………………………………………………………………878

Безопасность и журнал изменений………………………………………………………………………879

Расширенные возможности ReFS………………………………………………………………………………880

Клонирование блоков файлов (поддержка моментальных снимков) и разреженный VDL……………………………………………………………………………………………….880

Сквозная запись в ReFS…………………………………………………………………………………………883

Поддержка восстановления ReFS…………………………………………………………………………885

Обнаружение утечек……………………………………………………………………………………………….887

Тома магнитной записи внахлест………………………………………………………………………….888

Поддержка ReFS для многоуровневых томов и SMR………………………………………..890

Уплотнение контейнеров……………………………………………………………………………………….893

Сжатие и фантомные файлы………………………………………………………………………………….896

Storage Spaces……………………………………………………………………………………………………897

Внутренняя архитектура Storage Spaces………………………………………………………………898

Услуги, предоставляемые Storage Spaces…………………………………………………………….899

Заключение…………………………………………………………………………………………………..903

Глава 12. Запуск и завершение работы системы………………………………………………..905

Процесс загрузки…………………………………………………………………………………………………………..905

Загрузка UEFI…………………………………………………………………………………………………………906

Процесс загрузки BIOS………………………………………………………………………………………….910

Безопасная загрузка………………………………………………………………………………………………..910

Диспетчер загрузки Windows………………………………………………………………………………..914

Меню загрузки…………………………………………………………………………………………………………933

Запуск загрузочного приложения…………………………………………………………………………934

Измеренная загрузка………………………………………………………………………………………………935

Доверенное исполнение………………………………………………………………………………………….940

Загрузчик операционной системы Windows………………………………………………………943

Загрузка из iSCSI…………………………………………………………………………………………………….946

Загрузчик гипервизора…………………………………………………………………………………………..947

Политика запуска VSM………………………………………………………………………………………….949

Безопасный запуск………………………………………………………………………………………………….952

Инициализация ядра и исполнительных подсистем…………………………………………955

Фаза 1 инициализации ядра………………………………………………………………………………….961

Smss, Csrss и Wininit……………………………………………………………………………………………….967

ReadyBoot…………………………………………………………………………………………………………………972

Автоматически запускаемые образы…………………………………………………………………….974

Завершение работы…………………………………………………………………………………………………975

Спящий режим и быстрый запуск………………………………………………………………………..979

Среда восстановления Windows (WinRE)………………………………………………………….984

Безопасный режим………………………………………………………………………………………………….986

Загрузка драйвера в безопасном режиме……………………………………………………………..988

Пользовательские программы с поддержкой безопасного режима…………………990

Файл состояния загрузки………………………………………………………………………………………990

Заключение……………………………………………………………………………………………………………991

С момента выхода предыдущего издания этой книги операционная система Windows прошла длинный путь обновлений и концептуальных изменений, результатом которых стала новая стабильная архитектура ядра Windows 10.Книга «Внутреннее устройство Windows» создана для профессионалов, желающих разобраться во внутренней жизни основных компонентов Windows 10. Опираясь на эту информацию, разработчикам будет проще находить правильные проектные решения, создавая приложения для платформы Windows, и решать сложные проблемы, связанные с их эксплуатацией. Системные администраторы, зная, что находится у операционной системы «под капотом», смогут разобраться с поведением системы и быстрее решать задачи повышения производительности и диагностики сбоев. Специалистам по безопасности пригодится информация о борьбе с уязвимостями операционной системы.Прочитав эту книгу, вы будете лучше разбираться в работе Windows и в истинных причинах того или иного поведения ОС.

В нашей электронной библиотеке вы можете скачать книгу
«Внутреннее устройство Windows (pdf+epub)» автора Марка Руссиновича
в формате epub, fb2, rtf, mobi, pdf себе на телефон, андроид, айфон, айпад, а так же читать онлайн и без регистрации. Ниже вы можете оставить отзыв о прочитанной или интересующей вас книге.

Ключевые слова

Новинки в

Телеграм

С момента выхода предыдущего издания этой книги операционная система Windows прошла длинный путь обновлений и концептуальных изменений, результатом которых стала новая стабильная архитектура ядра Windows 10.

Книга «Внутреннее устройство Windows» создана для профессионалов, желающих разобраться во внутренней жизни основных компонентов Windows 10. Опираясь на эту информацию, разработчикам будет проще находить правильные проектные решения, создавая приложения для платформы Windows, и решать сложные проблемы, связанные с их эксплуатацией. Системные администраторы, зная, что находится у операционной системы «под капотом», смогут разобраться с поведением системы и быстрее решать задачи повышения производительности и диагностики сбоев. Специалистам по безопасности пригодится информация о борьбе с уязвимостями операционной системы.

Прочитав эту книгу, вы будете лучше разбираться в работе Windows и в истинных причинах того или иного поведения ОС.