Windows 内核(WRK)简介

引子

WRK 是微软于 2006 年针对教育和学术界开放的 Windows 内核的部分源码,

WRK(Windows Research Kernel)也就是 Windows 研究内核,

WRK 中不仅仅只提供了 Windows 内核模块的部分代码,其还提供了编译工具,

也就是通过这个编译工具,你可以将你的 WRK 编译成一个 EXE 文件,

也就是内核可执行模块,然后你可以利用这个 EXE 文件来取代操作系统本身的内核,

这样的话,下次开机的时候操作系统所加载的内核就是您编译的那个 EXE 了。

                

         

工具软件

Intel   x86  CPU;

VMware  6.5;

Windows  Server  2003  SP1(用于测试 WRK 编译结果);

Windows  7(用来编译 WRK);

WRK  1.2 ;

             

               

概览 WRK

首先我们来找到当前 Windows 操作系统下的内核模块文件,

所谓的内核模块文件呢,其实就可以看做是 Windows  的内核,

其由执行体和微内核组成,该文件名为 ntoskrnl.exe ,即一个二进制模块,

该文件位于:C:\Windows\System32 ;

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而我们的 WRK 编译后所得的结果应该也是一个内核模块文件,

也就是说我们编译所得的结果应该就是这个 ntoskrnl.exe

当然编译后的名称是可以不同的,

默认编译所得为 wrkx86.exe (这是 x86 环境下的默认编译结果名称)

下面来分析 WRK 中目录结构:

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首先来看   WS03SP1HALS  目录:

WS03SP1HALS 代表的意思即 Windows  Server  2003  SP1  HALS

也就是在 Windows  Server  2003  SP1  下的  HAL (硬件抽象层)

Windows 操作系统中,HAL 其实是一个独立的  DLL (在这里你就可以简单的将 HAL 看做一个 DLL)

通过 HAL 可以实现隔离掉硬件的差异,也就是上层的模块无需考虑下层真实硬件之间的差异性,

因为上层模块不能够直接访问硬件,而是通过 HAL 来访问硬件的,

所以对于硬件的差异性,在 HAL 中即可以解决掉,而不需要上层模块来解决,

这样做的好处是很显然的,那就是我们的上层模块都是一样的,也就是当硬件改动时不需要变,

只要提供针对不同的硬件的 HAL 即可以实现在不同的硬件上运转我们的上层模块。

由于我们的 PC 上的硬件不一致,所以必须有多个 HAL

比如我的 PC  的处理器为  Intel 的,而你的 PC 的处理器为 AMD 的,

我的处理器为单核的,而你的处理器为四核的,

那么这就会造成硬件上的不一致,为了解决这种不一致呢,

Windows 在打包的时候会打包多个 HAL 进来,比如一个 HAL 针对单核,一个 HAL 针对多核,

Windows 在安装的时候就会自动的识别出你的处理器是 AMD 还是 Intel ,是多核还是单核处理器,

然后 Windows 就会自动选择一个合适的 HAL  给你安装,同时,将 HAL 名字修改为 HAL.DLL

而在 WS03SP1HALS 目录下的也就是这些个 HAL

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比如我的 PC 的处理器为 Intel  x86 系列的双核处理器,

自然在安装 Windows 的时候,就会自动选择合适的 HAL ,比如 halmps.dll 作为 HAL

然后在安装 Windows 的时候将这个 HAL 复制进我的 C 盘指定目录下后,

就将这个 halmps.dll 改名为 hal.dll(为了统一所以改名)

这样就可以得到我们下面看到的在 C:\Windows\System32\hal.dll 了。

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再来看   Public   目录:

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在这个目录下包含的是一些头文件,也就是 .h 文件,而且这些文件都是被各个组件所共享使用的,也就是公用的,

其中含有 ddk , internal 等等,其中 internal 表示为内部使用的,也就是内核自身需要使用到的头文件。

再来看   Tools   目录:

前面提到,WRK 中不仅仅包含了微软公开的关于 Windows 内核的部分源代码,

还包括了用来编译这部分源代码的工具,而这些编译工具自然就在这个 Tools 目录下了。

在后面我们编译这个 WRK 源代码的时候就会用到这个 Tools 目录下的工具了。

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最后看   Base   目录,其中 Base 目录下的 ntos 目录为 Windows 内核模块的主目录:

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下面就来逐一的介绍这些个目录中的文件的含义:

build

WRK 只公开了部分源代码,那些未公开的则以二进制目标代码的形式存在于这个目录下。

cache

缓存管理器的实现的源文件。

config

注册表的实现的源文件。

dbgk

调试子系统的内核模式部分的源文件。

ex

执行体层函数(内核堆 , 同步 , 定时器等)的源文件。

fsrtl

文件系统运行库的源文件。

fstub

文件系统引导接口。

io

I/O 管理器,不包括即插即用管理器和电源管理器部分。

ke

(微)内核,包括线程调度器,CPU 管理以及底层的同步语义

lpc

本地过程调用 (LPC) 机制的实现。

mm

内存管理器。

ob

内核对象管理器。

perf

内核的性能日志记录功能。

ps

进程和线程。

se

安全引用监视器。

wmi

Windows 管理规范。

inc

仅适用于 NTOS 部分的包含文件。

raw

RAW 文件系统驱动程序的实现的源文件。

rtl

内核运行时库支持。

init

内核启动部分的代码。

vdm

虚拟 DOS 机。

verifier

驱动程序检验器。

             

                       

编译 WRK

首先是设置 WRK 根目录下的 Tools 子目录中的 x86 子目录到  Path 环境变量中,

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首先在控制台下进入到 WRK 根目录下的 Base 目录下的 Ntos 目录下,

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然后输入命令:nmake  –nologo  x86=  ;

(如果是 AMD 的 CPU 的话命令会有所不同,而且环境变量的设置也不同)

然后就开始编译整个 WRK 了。

编译完成:

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此时就可以在目录:WRK-v1.2\base\ntos\build 下面找到编译好的 EXE 文件了。

至此编译完成。

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加载 WRK 编译所得的内核模块

前面我们已经由 WRK 编译得到了内核可执行模块,

下面我们就要让操作系统启动的时候加载上编译所得的这个内核可执行模块。

我们使用的环境是在 VMware 6.5 中安装好 Windows  Server  2003  SP1 。

首先,我们将由 WRK 编译所得的 wrkx86.exe 拷贝到虚拟机中,

并且将这个文件放置到目录(也就是 ntoskrnl.exe 所在目录):

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然后再在其系统安装目录下(一般为 C: 盘)下面找到  boot.ini  文件(默认为隐藏)。

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首先需要将这个文件的只读属性去掉,即将该文件改为可读写文件,

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然后用记事本打开这个  boot.ini  文件

修改前的 boot.ini 文件:

image

再在 boot.ini 中添加如下行:

multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Windows Server 2003, WRK" /kernel=wrkx86.exe /hal=hal.dll

修改后的 boot.ini 文件:

image

将上面的都设置好以后就重新启动 Windows  Server  2003  SP1 。

然后在启动画面中即可以看到如下画面:

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我们选择 Windows  Server  2003 , WRK  启动 Windows  操作系统,

这样加载内核可执行模块的就是我们由 WRK 编译所得的那个 wrkx86.exe 了。

             

              

总结

上面通过很多的截图来详细介绍了 WRK 的编译以及加载由 WRK 编译所得的内核模块的过程,

对于 WRK 有什么作用呢?当然其是用来学习滴,也就是通过 WRK 的学习,

可以更加深入的了解到 Windows  的内核,等到那一天有实力了,

你大可以通过修改 WRK 源代码,然后再编译成内核模块,

然后再让操作系统加载你自个的内核模块,当然,这个不是很容易就可以达到的境界的!!!

其实呢,对于 WRK 来说,还有一个调试环境的搭配,通过这个调试环境,

你可以在外面(指的是在虚拟机以外)通过 WinDbg 来调试这个内核,

但是由于这个在后面介绍驱动程序的时候我会再做说明,所以这里就不添乱了。

                   

               

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posted @ 2011-01-08 21:01 小宝马的爸爸 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏