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深入操作系统底层：Windows系统内核与高级调试技术精讲 本书聚焦于Windows操作系统的核心机制、系统调用流程、内存管理、进程与线程调度、以及底层的调试与安全分析技术。 面向读者： 熟悉C/C++编程，具备一定汇编语言基础，希望深入理解Windows操作系统内部工作原理的软件工程师、系统程序员、驱动程序开发者、逆向工程师以及高级系统管理员。 --- 第一部分：Windows体系结构与核心组件解析 第一章：Windows操作系统层次结构概览 本章首先勾勒出Windows NT/XP/7/10/11的整体架构图，详细阐述用户模式（User Mode）与内核模式（Kernel Mode）的严格分离及其重要性。 内核与用户空间的概念： 深入探讨Ring 0（内核）与Ring 3（用户）的权限级别划分，以及CPU特权指令的控制机制。 核心组件的交互模型： 介绍Executive（执行体）、HAL（硬件抽象层）和User-Mode Subsystems之间的职责划分和通信机制。 系统服务调用（System Service Dispatch）： 详尽剖析用户程序如何通过`syscall`或`sysenter`指令进入内核态，系统服务描述符表（SSDT）的工作原理及现代系统中的安全替代方案（如KiSystemService）。 第二章：内存管理子系统（MM）的深度探索 内存管理是操作系统的心脏。本章将彻底解构Windows如何管理物理内存和虚拟内存。 虚拟地址空间布局： 详细分析进程的4GB（32位）或128TB（64位）虚拟地址空间划分，用户栈、堆、代码段、内核空间映像的精确位置。 页表机制与TLB： 解释多级页表（四级或五级）的结构，以及转换后援缓冲区（TLB）如何加速地址翻译过程。 物理内存管理： 介绍物理页帧的分配策略，包括零页、冻结页、后备存储（Backing Store）的概念。分析工作集（Working Set）的概念及其管理机制，以及缺页中断（Page Fault）的处理流程。 内存映射文件（Memory-Mapped Files）： 讲解文件I/O如何通过内存映射实现高效的数据交换，以及View of a File的内部结构。 第三章：进程、线程与调度器深入剖析 本章专注于Windows并发模型的核心：进程与线程。 EPROCESS与ETHREAD结构： 深入挖掘操作系统内核数据结构，理解`_EPROCESS`（进程对象）和`_ETHREAD`（线程对象）的内部成员布局，及其相互引用关系。 线程调度算法： 详细阐述Windows优先级继承、优先级提升（Boosts）机制，以及实时优先级、高优先级、正常优先级等级的划分。介绍Multilevel Feedback Queue（MLFQ）的变体如何实现公平与响应速度的平衡。 上下文切换（Context Switching）： 剖析CPU状态保存与恢复的底层细节，包括Trap Frame和KTHREAD中的执行上下文。 对象管理器与句柄表： 探讨内核对象（如进程、线程、事件、互斥体）的生命周期管理，以及句柄的唯一性、继承性和引用计数机制。 第二部分：I/O系统与驱动程序交互 第四章：I/O管理器与I/O请求包（IRP） 本章讲解Windows如何处理设备输入输出请求。 I/O请求包（IRP）的生命周期： 详细描述一个I/O请求（如读取文件）是如何从用户模式发起，封装成IRP，穿梭于各个驱动程序堆栈的完整过程。 I/O堆栈位置（Stack Location）： 解释不同驱动程序如何通过IRP堆栈来处理或传递请求，以及驱动的主要例程（Major Function Routines）。 驱动程序的分层模型： 分析过滤驱动（Filter Drivers）的作用，以及它们如何实现系统级别的监控或修改I/O行为。 异步I/O与I/O完成例程： 探讨`OVERLAPPED`结构在实现非阻塞I/O中的作用，以及I/O完成端口（IOCP）的高效异步处理机制。 第五章：文件系统与事务性NTFS（TxF） 本章聚焦于存储数据的核心逻辑。 文件系统驱动栈： 分析CACHE MANAGER、FAST I/O路径、VFS（Virtual File System）层的作用。 NTFS结构基础： 概述主文件表（MFT）的基本结构，以及文件索引、数据流的存储方式。 事务性操作： 深入研究事务性NTFS（TxF）如何保证文件系统操作的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID特性），以及其在系统恢复中的应用。 第三部分：系统调试与安全分析基础 第六章：内核调试环境的搭建与实战 本章提供实际操作指导，帮助读者建立稳健的内核调试能力。 KD与WinDbg/CDB的联合调试： 介绍使用虚拟机（VMware/Hyper-V）设置宿主机-目标机（或本地内核调试）的环境配置，包括COM口、网络或USB3调试连接。 关键调试命令详解： 深入讲解`!process`, `!thread`, `dt`, `dd`, `k`, `bp`等核心命令在内核模式下的应用。 分析崩溃转储（Crash Dump Analysis）： 学习如何加载和分析Stop Error（蓝屏）生成的内存转储文件，识别导致系统崩溃的驱动或内存访问违规点。 第七章：符号文件与内核数据结构逆向 有效调试依赖于准确的符号信息和对数据结构的理解。 符号文件（PDBs）的重要性： 解释微软符号服务器的工作原理，以及如何配置私有符号路径来调试第三方或自己编译的驱动。 动态数据结构检查： 演示如何使用WinDbg的`dt`命令结合结构体定义，实时查看和解析内核中的复杂结构体，如`_KAPC_STATE`, `_MDL`等。 栈回溯与执行流分析： 如何通过查看多个线程的调用栈，重建系统在特定时间点的执行路径，识别死锁或异常挂起的原因。 --- 本书特色： 本书避免了对用户模式API（如Win32 API）的浅尝辄止，而是将重点放在了这些API背后隐藏的内核实现。通过大量对内核数据结构成员的精确引用和对系统调用流程的逐步分解，读者将能够从根本上理解Windows的运行机制，为开发健壮的系统软件和进行深层次的安全研究打下坚实的基础。每一章节均配有理论结合实践的分析案例。
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