Windows Internals, Part 1

Windows Internals, Part 1 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Microsoft Press
作者:Pavel Yosifovich
出品人:
页数:608
译者:
出版时间:2017-5-18
价格:USD 49.99
装帧:Paperback
isbn号码:9780735684188
丛书系列:
图书标签:
  • 操作系统
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  • 内存管理
  • 进程
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具体描述

好的,这是一份关于一本名为《深入理解Windows操作系统:核心机制与原理》的图书简介,这本书的内容完全独立于《Windows Internals, Part 1》。 --- 图书名称:《深入理解Windows操作系统:核心机制与原理》 内容简介: 本书旨在为系统级软件工程师、高级系统管理员以及对操作系统底层架构有浓厚兴趣的开发者提供一份详尽而深入的指南,全面剖析现代Windows操作系统的核心机制与实现原理。本书侧重于理解系统如何从硬件层面启动,如何管理内存、进程与线程,以及如何高效地调度任务和处理I/O请求。 第一部分:系统启动与初始化 本书首先详述了Windows启动过程的复杂流程,从按下电源按钮到用户登录界面的出现。我们将深入探讨UEFI/BIOS的初始化作用,以及引导加载程序(Boot Manager)的角色。重点解析`winload.efi`如何加载内核映像(`ntoskrnl.exe`)、硬件抽象层(HAL)以及必要的系统驱动程序。读者将了解`ntldr`(或现代的`winload`)如何初始化关键的数据结构,如系统进程PspSystemProcess,并最终将控制权交给用户模式的会话管理器smss.exe。 这一部分还将详细介绍系统初始化阶段中对注册表关键根键(如`HKEY_LOCAL_MACHINE`)的加载过程,以及`Session Manager Subsystem`(SMS)如何创建初始的用户会话环境,为后续的服务和用户登录奠定基础。 第二部分:进程与线程管理 Windows操作系统的核心在于其进程与线程模型。本书将剥开抽象层,深入剖析Windows中进程对象和线程对象的内部结构。我们将详细介绍EPROCESS和ETHREAD结构体的关键组成部分,包括其如何与内核对象管理器进行交互。 在进程管理方面,本书阐述了虚拟地址空间(VAS)的布局、进程环境块(PEB)的结构,以及内核如何跟踪进程的句柄表和安全令牌。对于线程管理,我们将重点探讨线程的调度策略,包括实时优先级、可变优先级以及各种线程优先级级别(从线程优先级 0 到 31)的精确行为。 我们还将深入探讨线程上下文的保存与恢复机制、用户模式堆栈与内核模式堆栈的切换(上下文切换),以及Deferred Procedure Calls (DPCs) 和 Asynchronous Procedure Calls (APCs) 在内核调度中的作用。理解APC的注入和执行机制对于调试和安全分析至关重要。 第三部分:内存管理深度解析 内存管理是操作系统性能的基石。本书提供了对Windows内存管理器的全面视图,从虚拟内存到物理内存的映射机制。读者将学习到虚拟地址描述符(VAD)树的结构,以及操作系统如何维护进程的地址空间。 我们将详细讲解缺页异常(Page Fault) 的处理流程,包括内核如何确定是合法的内存访问还是非法操作。书中会深入探讨工作集(Working Sets)、内存页状态(如驻留、修改、备用等)以及内存管理器如何通过工作集调整算法来平衡系统各进程的内存需求。 此外,本书还会剖析内存映射文件(Memory-Mapped Files) 和文件缓存的内部工作原理,解释内核如何使用系统缓存来减少磁盘I/O,以及SuperFetch/Prefetch技术如何优化应用程序的启动性能。 第四部分:I/O系统与设备驱动 Windows的I/O系统是一个高度模块化的框架,本书将彻底解析其I/O请求包(IRP)的生命周期。我们将详细介绍I/O管理器、I/O请求包(IRP)的结构、I/O堆栈位置(I/O Stack Location)以及驱动程序层级之间的通信机制。 重点内容包括:驱动对象(Driver Object) 的创建与初始化、派遣例程(Dispatch Routines) 的作用,以及内核如何通过设备栈(Device Stack) 路由请求。书中还将讲解同步I/O与异步I/O请求的处理方式,以及完成例程(Completion Routines) 在异步操作中的角色。 我们还会探讨中断处理机制,包括中断服务例程(ISR)、DPCs在处理延迟中断工作时的协作,以及如何使用旋转锁(Spin Locks) 和互锁函数来保护内核数据结构免受并发访问的干扰。 第五部分:安全模型与权限管理 Windows的安全模型是其健壮性的重要组成部分。本书将从内核层面审视安全引用监视器(Security Reference Monitor, SRM) 的工作方式。我们将解析安全描述符(Security Descriptor) 的结构,包括DACL(自主访问控制列表)和SACL(系统访问控制列表)。 重点内容包括:访问检查(Access Check) 的详细算法,令牌(Token)的结构,以及权限的启用与禁用。读者将了解内核如何基于主令牌、模拟令牌以及授予的特权来决定一个操作是否被允许,从而实现对系统资源的细粒度控制。 第六部分:内核对象与同步机制 本书最后一部分集中在内核对象管理器提供的核心服务和同步原语上。我们将深入探讨内核如何管理各种对象(如事件、互斥体、信号量、进程、线程等)的引用计数和名称空间。 在同步机制方面,我们将剖析内核提供的不同级别的同步工具。除了基础的旋转锁外,还将详述内核事件(Kernel Events)、互斥体(Mutexes) 和内核信号量(Semaphores) 的内部实现,以及等待函数(Wait Functions) 如何管理线程的阻塞和唤醒状态。对于高级并发场景,我们将讨论Fast Mutexes和Resource Locks的使用及其性能权衡。 --- 本书的写作风格严谨、技术性强,旨在为读者提供一个清晰、无遗漏的Windows内核视角,助力读者构建更稳定、高效和安全的系统级软件。阅读本书,您将不再仅仅是Windows的用户,而是能理解其脉络的架构师。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书简直是打开了Windows内核世界的一扇大门,让我这个对操作系统原理充满好奇的普通用户,也仿佛拥有了窥探神秘机器运作的“特权”。初拿到这本书时,它的厚重感就足以让人心生敬畏,而翻开第一页,那些密密麻麻却又逻辑清晰的图表和文字,更是瞬间将我拉入了深入探索的旅程。我曾以为自己对Windows的使用已经相当熟练,但这本书让我明白,我所见的,不过是冰山一角。它从最基础的概念讲起,比如进程和线程的创建与管理,虚拟内存的分配与回收,I/O操作的底层实现,等等。每一章都像是一个独立的解剖课,细致地展示了Windows操作系统是如何在硬件之上构建起一个稳定高效的运行环境的。作者的叙述方式非常注重逻辑的严谨性,并辅以大量的底层API调用和数据结构分析,这对于想要深入理解Windows运行机制的开发者来说,无疑是宝贵的财富。我尤其喜欢其中对内存管理部分的讲解,它不仅仅是简单地告诉你内存是如何分配的,而是深入到物理内存、虚拟内存、页表、TLB等概念,以及它们之间是如何协同工作的。理解了这些,我才真正体会到为什么Windows在多任务处理时能够如此流畅,以及为什么内存泄漏会成为一个如此棘手的问题。这本书的深度和广度,让我感觉自己仿佛在进行一场马拉松式的学习,每一次阅读都像是在攻克一个知识的难关,而每一次成功克服,都带来巨大的成就感。我开始重新审视自己平时对Windows的那些“理所当然”的操作,尝试去理解它们背后隐藏的复杂机制。

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这本书的阅读体验,就像是在与一位经验丰富的向导同行,他带着我深入了Windows操作系统的“腹地”。作者并没有直接给我答案,而是引导我一步步去探索,去发现。我特别欣赏书中对内存管理子系统的讲解,它不仅仅是停留在虚拟内存的概念上,而是深入到了页面调度、内存映射文件、共享内存等更复杂的机制。这让我对Windows是如何高效利用有限的物理内存,并为应用程序提供一致的内存视图,有了全新的认识。书中对进程和线程的剖析,也让我大开眼界。我之前对进程和线程的概念,仅停留在“独立的运行实体”和“可调度的执行单元”的层面,但这本书让我了解了它们在内核中的具体表示,比如EPROCESS结构和KTHREAD结构,以及它们之间复杂的父子关系和调度优先级。我开始能够更清晰地理解,为什么某些应用程序会占用大量的CPU资源,而另一些程序则相对“安静”。这本书的写作风格,充满了“探索精神”,它鼓励读者去思考,去质疑,去自己动手验证。我发现,我开始在日常使用Windows时,不自觉地去联想书中的知识,去分析程序的行为。这种将理论与实践相结合的学习方式,让我收获颇丰。

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这本书的内容,与其说是“阅读”,不如说是一种“沉浸”。作者以一种极为细致和专业的视角,为我展现了Windows内核的宏伟蓝图。我尤其被书中对文件系统和I/O子系统的讲解所吸引。它不仅仅是介绍了FAT、NTFS等文件系统的基本结构,更是深入剖析了文件缓存、延迟写入、日志记录等机制,以及它们是如何协同工作,来保证数据的安全性和访问效率的。这让我对日常的文件读写操作,有了更深刻的理解。我之前认为文件操作就是简单的“读”和“写”,但这本书让我明白,背后隐藏着多么复杂而精妙的协调机制。同样,对网络协议栈的剖析,也让我对TCP/IP协议在Windows中的实现有了更清晰的认识。书中对Winsock API的调用流程,以及数据包在内核态和用户态之间的传递方式的讲解,让我看到了网络通信的真实面貌。这本书的写作风格,充满了“匠人精神”,它对每一个细节都力求精准和完善。我发现,我开始在阅读过程中,不断地被书中展现的精巧设计所折服,并对Windows操作系统的开发者们产生了由衷的敬佩。

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我必须说,这本书的深入程度,远远超出了我最初的预期。当我拿起它的时候,我以为会看到一些关于Windows API的简单介绍,或者是一些常见的系统工具的使用指南。但事实证明,我的想法实在是太天真了。这本书直指Windows操作系统的核心,它不是一本“如何使用Windows”的书,而是一本“Windows是如何工作的”的书。作者以一种近乎“解剖”的方式,将Windows内核的每一个重要组成部分都进行了详细的展示。从最基础的进程和线程模型,到复杂的内存管理和I/O子系统,再到安全模型和系统服务,这本书无所不包。我特别欣赏作者在讲解过程中,对底层数据结构和算法的细致描述。例如,在解释进程地址空间布局时,书中提供的图示清晰地展示了代码段、数据段、堆、栈等区域是如何划分的,以及它们是如何随着程序的运行而动态变化的。这让我对程序的内存模型有了全新的认识。同样,对于I/O管理,书中对IRP(I/O Request Packet)的处理流程,以及设备驱动程序与内核之间的交互方式的讲解,更是让我大开眼界。我之前对设备驱动程序的印象,仅仅是“能让硬件工作的程序”,但这本书让我明白,它们是多么紧密地与Windows内核集成在一起,共同构成了完整的I/O系统。这本书的阅读体验,与其说是在获取知识,不如说是在进行一场“侦探式”的探索,每一个细节都可能隐藏着重要的线索。

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如果要用一个词来形容这本书给我的感觉,那便是“震撼”。我一直以为自己对Windows的理解已经相当深入,但这本书的出现,彻底颠覆了我的认知。它就像一把锋利的解剖刀,将Windows操作系统最核心的组成部分一丝不苟地剖析开来,让我看到了一个我从未想象过的、如此精巧而复杂的内部世界。作者在讲解过程中,对各种底层数据结构和算法的描绘,简直可以用“栩栩如生”来形容。例如,在阐述内核对象的管理时,书中对对象句柄、对象类型、安全描述符等概念的详细解释,让我明白了Windows是如何在保证安全性的前提下,高效地管理系统中数量庞大的内核对象的。我对之前遇到的各种Windows问题,也开始有了更深层次的理解。例如,为什么有时候程序会无响应,为什么有时候系统会变得非常缓慢,这些问题背后隐藏的,往往是作者在书中详细阐述的那些底层机制。这本书的阅读过程,与其说是在学习,不如说是在进行一次“探险”,每一次翻页都可能发现新的惊喜,每一次理解都带来一次思维的升华。我开始对Windows的开发和优化产生了浓厚的兴趣,并计划将书中的知识应用到实际工作中。

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这本书的阅读体验,与其说是“学习”,不如说是一种“顿悟”。作者以一种极其深入和专业的视角,将Windows内核的方方面面都展现得淋漓尽致。我尤其被书中对内核模式和用户模式的划分以及它们之间的通信机制的讲解所吸引。它清晰地解释了为什么需要这种划分,以及在不同模式下,代码运行时的权限和能力有何不同。这让我对应用程序崩溃和系统死锁的根源有了更深刻的理解。书中对中断处理机制的剖析,也让我大开眼界。我之前对中断的理解,仅停留在“硬件事件触发”的层面,但这本书让我明白,Windows是如何通过中断描述符表(IDT)和中断服务例程(ISR)来高效地响应各种硬件中断的。这对于理解实时性要求高的应用程序,以及系统性能的瓶颈分析,有着至关重要的作用。这本书的写作风格,充满了“洞察力”,它能够让你看到那些隐藏在表面之下的深层原因。我发现,我开始在思考Windows的设计和实现时,不自觉地套用书中的模型和逻辑,去分析程序的行为,去理解系统的运行。

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这本书的内容,仿佛为我打开了一扇通往Windows“心脏”的大门,让我得以窥见其内部跳动的奥秘。作者以一种极其清晰和系统的方式,将Windows内核的复杂概念层层剥离,展现在我眼前。我尤其对书中关于安全模型的讲解印象深刻。它不仅仅是介绍了用户账户、权限控制这些基础概念,更是深入到令牌、访问掩码、安全描述符等核心机制,以及它们是如何协同作用,来保证系统中的数据和资源的访问安全。这让我对Windows的安全特性有了更深层次的理解,也为我日后进行更安全的系统配置提供了指导。书中对系统服务的管理和通信机制的剖析,也让我大开眼界。我之前对Windows服务的印象,仅仅是“后台运行的程序”,但这本书让我明白,它们是如何通过RPC(远程过程调用)等机制,与内核进行交互,并为用户提供各种服务的。我开始能够更清晰地理解,为什么关闭某些服务会导致某些功能失效。这本书的写作风格,充满了“解析力”,它能够将看似复杂的问题,分解成易于理解的部分。我发现,我开始在解决Windows使用中的各种问题时,能够更有针对性地去分析,去定位。

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这本书的内容,与其说是“阅读”,不如说是一种“体验”。它不像一般的技术书籍那样,只是枯燥地罗列概念和代码,而是通过对Windows内核深处细致入微的剖析,让我感受到一种前所未有的“掌控感”。作者并非简单地描述“是什么”,而是深入挖掘“为什么”和“如何”。例如,在讲解内核对象的管理时,作者并没有止步于对象的创建和销毁,而是详细阐述了句柄表、内核对象结构、访问控制列表(ACL)等一系列机制,以及它们是如何协同作用,确保系统安全和稳定运行的。这种深入的剖析,让我在理解Windows安全机制时,不再是模模糊糊,而是有了清晰的逻辑框架。我也对Windows的同步机制有了更深刻的认识,不再仅仅是知道有互斥锁、信号量这些东西,而是理解了它们在内核层面的具体实现,以及在多线程环境下,如何避免死锁和竞态条件。这本书的叙述风格非常具有“引导性”,它会循序渐进地引导你进入每一个主题,并不断地用底层的细节来支撑和解释上层的概念。即使是对于初学者来说,如果愿意投入时间和精力,也能够逐渐领会其中的奥妙。我发现,我开始在思考问题时,不自觉地套用书中的模型和逻辑,去分析Windows的行为。比如,当我在使用某个应用程序时,会开始思考它的进程是如何创建的,它的线程是如何调度的,它的内存是如何管理的,等等。这种思维模式的转变,本身就是这本书给我带来的最大价值。

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这本书无疑是一本“硬核”的技术著作,它的内容深度和专业性,让我在阅读过程中既感到挑战,又充满兴奋。作者并没有回避那些复杂的技术细节,而是以一种非常系统和严谨的方式,将Windows内核的方方面面都呈现出来。我尤其喜欢书中对线程调度算法的讲解,它不仅介绍了不同调度器的特点,还深入剖析了它们在实际应用中的表现,以及如何通过调整参数来优化系统性能。这对于我理解Windows的响应速度和多任务处理能力,有着至关重要的作用。此外,书中对异常处理和调试机制的介绍,也让我受益匪浅。我之前对程序的异常处理,只停留在“try-catch”的层面,但这本书让我了解了Windows内核是如何处理硬件异常和软件异常的,以及调试器是如何通过挂钩到这些机制来实现对程序的监控和分析的。这让我对程序崩溃的根本原因有了更深的理解,也为我日后进行更有效的故障排查打下了基础。这本书的写作风格非常“务实”,它不会过多地卖弄概念,而是专注于用实际的例子和底层细节来解释原理。对于那些渴望真正理解Windows操作系统运作机制的开发者来说,这本书绝对是一份不可多得的宝藏。它就像一位经验丰富的老师,耐心地引导你一步步揭开Windows内核的神秘面纱。

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这本书的内容,简直是一次深入Windows灵魂的“朝圣”。作者以一种极其严谨和细致的方式,将Windows内核的每一个重要组成部分都进行了深入的剖析。我尤其被书中关于系统调用的讲解所吸引。它不仅仅是介绍了系统调用的基本概念,更是深入到系统调用门(syscall gate)、SSDT(System Service Descriptor Table)等核心机制,以及它们是如何协同作用,来完成用户模式到内核模式的转换,并执行内核提供的服务。这让我对应用程序与操作系统之间的交互有了更深刻的理解。书中对线程同步和进程间通信(IPC)机制的讲解,也让我大开眼界。我之前对这些概念的理解,仅停留在“共享资源访问控制”和“数据交换”的层面,但这本书让我明白,Windows是如何通过互斥体、事件、信号量、命名管道、内存映射文件等多种机制,来保证多线程和多进程环境下的数据一致性和高效通信的。这对于编写健壮的并发程序,以及理解分布式系统的基本原理,有着至关重要的作用。这本书的写作风格,充满了“刨根问底”的精神,它能够让你看到那些隐藏在技术表象之下的核心原理。我发现,我开始在解决Windows使用中的各种疑难杂症时,能够更有思路,更有方法。

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