windows内核初窥(二)-----系统机制
系统机制:
windows2000为执行体、内核、设备驱动程序等核心态部分提供了一些基础机制。先让我们看看都有哪些:
(1)陷阱调度:包括中断、延迟过程调用(DPC)、异步过程调用(APC)、异常处理、系统服务调度。
(2)执行体对象管理
(3)同步机制:自旋锁、内核调度对象以及等待是如何实现的
(4)系统线程
(5)多种系统机制如windows2000全局标志
(6)本地过程调用
下面我们就来逐个分析:
陷阱调度:
中断和异常的实质是使CPU不按照正常的步骤来工作,硬件和软件都能够察觉到它们。陷阱是当异常或者中断发生时能够保存当前线程状态并转向相应处理的一种系统机制。在windows2000中,处理器将控制交给陷阱处理程序--一些专门来处理中断、异常的程序。下图给出了一些激活陷阱处理程序的示例:
中 断 |
中断处理过程 |
陷阱处理程序 |
请求系统服务 |
中断处理过程 |
软、硬件异常 |
异常调度程序 |
异常 处理 |
虚拟地址异常 |
虚拟地址管理 |
内核通过以下方式来分辨中断和异常:中断是一个异步事件(可以在任何时间产生),不管处理器在执行什么程序。中断典型地由I/O设备、时钟、定时器产生,必要时我们可以屏蔽中断。而异常是一个同步事件,它是由正在执行的特定代码产生的,重新执行相同的代码会重复产生特定的异常。比如访问非法内存、除数为0等。系统把系统服务也作为异常来处理。
无论是硬件或者是软件都能产生中断和异常,比如说,一个总线异常是由硬件引起的,而除数为0显然是软件中的BUG导致的;同样,I/O设备可以产生中断,内核本身也能产生软中断(APC,DPC)。
当一个硬件中断或者异常发生时,处理器收集足够的状态信息以保证当异常或中断处理完毕后可以正确返回到当前执行点。处理器通过在当前线程的内核栈区建立一个陷阱框架(用来保存现场)来实现。陷阱框架通常时线程整个上下文环境的一部分。而把软中断当成硬中断的一部分来处理,或者是调用内核中相应的处理程序。
在大多数情况下,当有陷阱发生时内核负责寻找相应的处理程序并且在处理程序返回时负责恢复中断线程的继续执行。
中断调度:
硬件中断是由I/O设备产生以求获得CPU服务的,这种中断机制使得CPU的利用率提高很多。软件也能够产生中断,比如说,内核可以发起一个中断来进行线程调度。内核在必要的时候可以关中断,这样CPU就可以屏蔽掉任何中断-----这在有些时候是必要的,比如线程对于临界区的访问,异常处理等。
硬件中断处理:
在X86家族里,外部中断在中断控制器里进行排队,控制器依次中断CPU的运行。当CPU被中断时,它要求中断控制器提交中断请求,中断控制器将中断请求翻译为中断请求号,并且把这个号码当成索引来查询中断调度表(IDT),并且将控制权交给相应的中断处理程序。中断调度表(IDT)在系统启动的时候就已经初始化了,里面包括中断号和相应处理程序的对应。
中断请求登等级IRQL:
中断是有等级的,这对于软、硬中断都是适用。内核将中断为0---31共32个等级,等级高的权限高。内核负责将软中断对应到相应的等级上,HAL负责将硬件中断对应到相应的等级上。如下图所示:
中断处理是按等级来运行的,并且是抢占式的,高等级的可以阻塞低等级的运行。当运行中断处理程序时,CPU把自己的IRQL设置为要执行的中断的IRQL,然后运行.
那么系统是如何把硬件中断映射到相应的IRQL的呢?答案是HAL,在WINDOWS2000中,总线驱动能够得知所有连接到总线上的设备,以及每个设备能发出何种中断,紧接着总线驱动把所得到的情况汇报给PNP(即插即用管理器),它做出抉择。最后调用HAL函数HalpGetSystemInterruptVector来实现映射。
windows内核初窥(二)-----系统机制的更多相关文章
- 【转】深入Windows内核——C++中的消息机制
上节讲了消息的相关概念,本文将进一步聊聊C++中的消息机制. 从简单例子探析核心原理 在讲之前,我们先看一个简单例子:创建一个窗口和两个按钮,用来控制窗口的背景颜色.其效果 图1.效果图 Win32 ...
- 《天书夜读:从汇编语言到windows内核编程》二 C语言的流程与处理
1) Debug与Release的区别:前者称调试版,后者称发行版.调试版基本不优化,而发行版会经过编译器的极致优化,往往与优化前的高级语言执行流程会大相径庭,但是实现的功能是等价的. 2) 如下fo ...
- Windows内核读书笔记——Windows异常分发处理机制
本篇读书笔记主要参考自<深入解析Windows操作系统>和<软件调试>这两本书. IDT是处理异常,实现操作系统与CPU的交互的关口. 系统在初始化阶段会去填写这个结构. ID ...
- Windows内核开发-6-内核机制 Kernel Mechanisms
Windows内核开发-6-内核机制 Kernel Mechanisms 一部分Windows的内核机制对于驱动开发很有帮助,还有一部分对于内核理解和调试也很有帮助. Interrupt Reques ...
- 深入解析Windows操作系统笔记——CH3系统机制
3.系统机制 微软提供了一些基本组件让内核模式的组件使用: 1.陷阱分发,包括终端,延迟的过程调用(DPC),异步过程调用(APC),异常分发以及系统服务分发 2.执行体对象管理器 3.同步,包括自旋 ...
- 【windows 操作系统】Windows系统机制之对象管理器
转载自 Windows系统机制之对象管理器 设计的几个目的: 提供一种公共统一的机制来使用系统资源 将对象保护隔离到OS中的一个地方,从而确保统一的一致的对象访问策略 提供一种机制来管理进程对对象的使 ...
- C++拾遗(二)——初窥标准库类型
本篇博文的开始,先介绍一道书上看到的智力题:有20瓶药丸,其中19瓶装有1克/粒的药丸,余下一瓶装有1.1克/粒的药丸.有一台称重精准的天平,只是用一次天平的情况下如何找出比较重的那瓶药丸? 好了,直 ...
- 初窥软件工程 2020BUAA软件工程$\cdot$个人博客作业
初窥软件工程 2020BUAA软件工程\(\cdot\)个人博客作业 目录 初窥软件工程 2020BUAA软件工程$\cdot$个人博客作业 一.作业要求简介 二.正文 (一) 快速看完整部教材,列出 ...
- Windows内核
每天我们都在使用Windows系统学习.编程.听音乐.玩游戏,Windows的操作想来是非常熟练了,但是你又对Windows究竟了解多少呢?本系列的目的,就是让你对Windows系统有个更直观.更清楚 ...
随机推荐
- redis 在windows 上的安装与使用
1.redis-windows 最近在做一个抢拍模块,由于过于平凡的insert与update I/O受不了,故只好把东西放内存里,等拍卖结束了,在写入磁盘. 至于为什么要用window呢? 因为服务 ...
- Mybatis 示例之 SelectKey(转)
参考:http://blog.csdn.net/isea533/article/details/21153791 SelectKey在Mybatis中是为了解决Insert数据时不支持主键自动生成的问 ...
- 现代浏览器原生js获取id号方法
<div id="tests" class="a b c" style="color:#f00">123</div> ...
- [转载]Dotfuscator Professional Edition 4.9.7500.9484 混淆工具破解版+使用教程
如有转载,请注明出处: http://www.cnblogs.com/flydoos/archive/2012/01/26/2329536.html Dotfuscator Professional ...
- Competing in a data science contest without reading the data
Competing in a data science contest without reading the data Machine learning competitions have beco ...
- Samza在YARN上的启动过程 =》 之一
运行脚本,提交job 往YARN提交Samza job要使用run-job.sh这个脚本. samza-example/target/bin/run-job.sh --config-factory= ...
- CSU1326+背包+并查集
先预处理出有多少个任务即可 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include< ...
- MVC开发过程中的疑难杂症
MVC使用客户端验证 <script src="@Url.Content("~/Scripts/jquery-1.5.1.min.js")" type=& ...
- 64位ubuntu安装WPS
http://jingyan.baidu.com/article/d3b74d64afd96f1f77e609a3.html http://sixipiaoyang.blog.163.com/blog ...
- spring 异常管理机制
三.异常处理的几种实现: 3.1.在经典的三层架构模型中,通常都是这样来进行异常处理的: A.持久层一般抛出的是RuntiomeException类型的异常,一般不处理,直接向上抛出. B.业务层一般 ...