2024年5月4日发(作者：)

windows内核体系结构与系统机制

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

来是很熟练了，可是你又对Windows到底了解多少呢？本系列的目的，就是让你对

Windows系统有个更直观、更清楚、更彻底的认识。虽然我们大多数人看不到Windows

的源码，对其内存调度算法这种最深层次的技术内幕不能明窥，但是我们可以做到比现在

知道的更多，了解这些之后你会发现在Windows上面开发会轻车熟路，任何木马病毒到

了你机器上不过只会成为你的试验品。 鉴于Windows 9X内核早已淘汰，技术过时，

在此不予讨论。主要是针对Windows2000（Windows 5.0）以后版本，尤以2000为主。

要知道xp是Windows 5.1版本，2003也才是5.2版本。那么，对于本系列提到Windows

OS技术，统指Windows 5.X技术。

分析一个软件，最容易的入手方法就是先搞清楚它的每个文件都是干嘛的。我们先来

让大家对自己正在使用的Windows 操作系统有个直观认识。请在你使用的Windows

2000或Windows XP上，于WINNT/system32或Windows/system32目录（系统目

录）下，找到以下几个文件：、、、、

、。这几个是Windows系统赖以执行的关键，只要你能在图形界

面下操作Windows，这几个文件就肯定在发挥作用。值得一提的是Windows的图形界面

子系统是在内核实现的（知道为什么Linux的图形界面怎么着都没Windows好看好用了

吧）。对这几个文件的功用给出简介如下：：Hardware Abstraction Layer，硬

件抽象层。 Windows 2000也是一个软件系统，与我们平时从事的项目开发工作一样，

项目初期需要确定开发目标。而Windows2000开发当初制定的开发目标之一就是要能够

在多种硬件平台上移植（Windows2000支持单处理器、多处理器、Compaq SystemPro），

不同的硬件平台上有不同的硬件抽象层实现。在我们通常使用的标准PC上这个文件就是

（在Compaq SystemPro上是，满足不同硬件平台的硬件抽象层文

件在Windows安装盘上都有，安装时根据计算机的平台类型只复制相应的文件）。

HAL是可加载的内核模式模块（DLL动态链接库文件），它为Windows系统所运行的硬

件平台提供低级接口。它隐藏硬件相关的细节，如I/O接口、中断控制器和多处理器通信

机制等这些与特定硬件结构机密相关的内容，而向操作系统内核提供统一的硬件接口函数。

：NT OS Kernel，毋庸置疑，这就是Windows系统的内核，确切说内核

是在这里面实现的，只有1.6兆，与目前Linux2.4版本内核编译后的大小差不多。这个文

件实际上提供两部分的主要的功能： 一是系统内核，这在硬件抽象层之上，提供系统

的基本机制（线程调度和同步、内存分配等等一切你在操作系统原理书上可以看到的最复

杂的那一部分，如果你觉得操作系统课程学得太抽象又有点跟自己过不去，试着把这个

反汇编了读一读吧，不多，也就300多万行汇编码，只是找不着确切的

入口点）。同时内核还提供硬件支持，实际上是将驱动程序等上层程序的调用对硬件进行具

体化，反过来讲就是硬件抽象层再抽象一次，暴露给上层一个统一的接口，写过Windows

驱动程序或是看过DDK的同学一定对Windows WDM驱动的固定编写模式有很深的印

象。 二是执行程序（称为Executive）。这个执行程序的东东可真是多啊，我在捣腾的

时候都有点让它搞得晕晕的，不过现在来看呢其实也就一句话：执行程序是开发者与

Windows之间交互的窗口，再直观点说执行程序对外暴露Windows开发函数，经过几次

封装后供开发者使用。我们先不管这些函数的功能分类，按功能分类的话东西有点多有点

乱，容易让人puzzled。按开发者的角度来看，有这么几类：Win32 API函数，这是做应

用开发用的，我们常说的MFC、ATL是对其进行的面向对象化及封装；DDK API函数和

IFS kit函数，这是供驱动开发用的，DDK还耳熟些，不过如果你浏览过DDK并且够细心

的话就会觉得奇怪为啥OS很重要的一部分——文件系统驱动的开发没有提供，IFS

（Installable File System） Kit就是做这个的啦。 我们前面说过Windows把图形界

面处理放在了内核态来执行，因此不得不提一个比较特殊的驱动：，你看到的

漂亮的Windows桌面就是这个文件画出来的。 讲到这里，前述内容是Windows系

统在内核态运行的基本功能，也就是说，这是运行于CPU ring0级别的（不懂什么是ring