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第3章內(nèi)核對(duì)象 -- Windows核心編程

1、何為內(nèi)核對(duì)象
      每個(gè)內(nèi)核對(duì)象都只是一個(gè)內(nèi)存塊，它由操作系統(tǒng)內(nèi)核分配，并只能由操作系統(tǒng)內(nèi)核訪問(wèn)。這個(gè)內(nèi)存塊是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其成員維護(hù)著于對(duì)象相關(guān)的信息。少數(shù)成員(安全描述符何使用計(jì)數(shù)等)是所有對(duì)象都有的，但其他大多數(shù)成員都是不同類型的對(duì)象特有的。
      e.g. 訪問(wèn)令牌(access token)對(duì)象、事件對(duì)象、文件對(duì)象、文件映射對(duì)象、I/O完成端口對(duì)象、作業(yè)對(duì)象、郵件槽(mailsolt)對(duì)象、互斥量(mutex)對(duì)象、管道(pipe)對(duì)象等
      *可利用Sysintenals的WinObj(http://technet.microsoft.com/zh-cn/sysinternals/bb896657.aspx)工具查看內(nèi)核對(duì)象類型的列表。
1.1、使用計(jì)數(shù)
      使用計(jì)數(shù)事所有內(nèi)核對(duì)象類型都有的一個(gè)數(shù)據(jù)成員。初次創(chuàng)建對(duì)象事，其使用計(jì)數(shù)被設(shè)為1。如果另一進(jìn)程獲得對(duì)現(xiàn)有內(nèi)核對(duì)象的訪問(wèn)后，使用計(jì)數(shù)會(huì)遞增。進(jìn)程終止運(yùn)行后，操作系統(tǒng)內(nèi)核將自動(dòng)遞減進(jìn)程仍然打開(kāi)的所有內(nèi)核對(duì)象的使用計(jì)數(shù)。一旦對(duì)象的使用計(jì)數(shù)變?yōu)?span style="COLOR: red">0，操作系統(tǒng)內(nèi)核就會(huì)銷毀該對(duì)象。
1.2、內(nèi)核對(duì)象的安全性
      內(nèi)核對(duì)象可以用一個(gè)安全描述(security descriptor, SD)符來(lái)保護(hù)。它描述了誰(shuí)擁有對(duì)象；哪些組和用戶被允許訪問(wèn)或使用此對(duì)象；哪些組何用戶被拒絕訪問(wèn)此對(duì)象。
      用于創(chuàng)建內(nèi)核對(duì)象的所有函數(shù)幾乎都有指向一個(gè)SECURITY_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)的指針
                      typedef struct _SECURITY_ATTRIBUTES {
                          DWORD nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID nLength;                         //Specifies the size, in bytes, of this structure，一般為sizeof(此結(jié)構(gòu)變量)
                          LPVOID lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   lpSecurityDescriptor;       //和安全性有關(guān)的成員
                          BOOL   bInheritHandle;
                     } SECURITY_ATTRIBUTES, *PSECURITY_ATTRIBUTES;

2、進(jìn)程內(nèi)核對(duì)象句柄表
         進(jìn)程的句柄表結(jié)構(gòu)

索引

指向內(nèi)核對(duì)象內(nèi)存塊的指針

訪問(wèn)掩碼（包含標(biāo)志位的一個(gè)DWORD）

標(biāo)志

1

0x?????????

0x?????????

0x?????????

2

0x?????????

0x?????????

0x?????????

…

…

…

…

2.1、創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核對(duì)象
      用于創(chuàng)建內(nèi)核對(duì)象的任何函數(shù)都會(huì)返回一個(gè)與進(jìn)程相關(guān)的句柄，這個(gè)句柄可由同一個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行的所有線程使用。由于句柄值實(shí)際事作為進(jìn)程句柄表的索引來(lái)使用的，索引這些句柄是與當(dāng)前這個(gè)進(jìn)程相關(guān)的，無(wú)法供其他進(jìn)程使用。
       調(diào)用函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核對(duì)象時(shí)，如果調(diào)用失敗，多數(shù)返回的句柄值是0(NULL)，但有幾個(gè)函數(shù)會(huì)返回-1(也就是在Winbase.h中定義的INVALID_HANDLE_VALUE)。檢查它們的返回值是，務(wù)必相當(dāng)仔細(xì)。
2.2、關(guān)閉內(nèi)核對(duì)象
   無(wú)論以什么方式創(chuàng)建內(nèi)核對(duì)象，我們都要調(diào)用CloseHandle向系統(tǒng)表明我們已經(jīng)結(jié)束使用對(duì)象。
         BOOL CloseHandle(
                 HANDLE hObject   // handle to object
          );
   在內(nèi)部，該函數(shù)首先檢查主調(diào)進(jìn)程的句柄表，驗(yàn)證“傳給函數(shù)的句柄值”標(biāo)識(shí)的是“進(jìn)程確實(shí)有權(quán)訪問(wèn)的一個(gè)對(duì)象”。
   1)如果句柄是有效的，系統(tǒng)就將獲得內(nèi)核對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址，并將結(jié)構(gòu)中的“使用計(jì)數(shù)”成員遞減，如果使用計(jì)數(shù)變成0，內(nèi)核對(duì)象將被銷毀，并從內(nèi)存中去除。
   2)如果句柄是無(wú)效的，
         如果進(jìn)程是正常運(yùn)行的，CloseHandle將返回FALSE，而GetLastError返回ERROR_INVALID_HANDLE。
         如果進(jìn)程正在被調(diào)試，那么系統(tǒng)將拋出0xC0000008異常(“指定了無(wú)效的句柄”)。
hObject   // handle to object
          );
   在內(nèi)部，該函數(shù)首先檢查主調(diào)進(jìn)程的句柄表，驗(yàn)證“傳給函數(shù)的句柄值”標(biāo)識(shí)的是“進(jìn)程確實(shí)有權(quán)訪問(wèn)的一個(gè)對(duì)象”。
   1)如果句柄是有效的，系統(tǒng)就將獲得內(nèi)核對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址，并將結(jié)構(gòu)中的“使用計(jì)數(shù)”成員遞減，如果使用計(jì)數(shù)變成0，內(nèi)核對(duì)象將被銷毀，并從內(nèi)存中去除。
   2)如果句柄是無(wú)效的，
         如果進(jìn)程是正常運(yùn)行的，CloseHandle將返回FALSE，而GetLastError返回ERROR_INVALID_HANDLE。
         如果進(jìn)程正在被調(diào)試，那么系統(tǒng)將拋出0xC0000008異常(“指定了無(wú)效的句柄”)。
   *檢測(cè)內(nèi)核對(duì)象泄露：
       用Windows任務(wù)管理器，選擇(查看)->(選擇列)，然后選擇顯示(句柄數(shù))。便可在進(jìn)程出監(jiān)視任何一個(gè)應(yīng)用程序的內(nèi)核對(duì)象數(shù)了。
        使用Sysinternals提供的Process Explorer工具(http://technet.microsoft.com/zh-cn/sysinternals/bb896653.aspx)，選擇(View)->(Select Columns)，選擇(Handle)，選中所有列標(biāo)題。在頂部選擇想要檢查的進(jìn)程，按F5來(lái)獲得一份最新的內(nèi)核對(duì)象列表。然后啟動(dòng)應(yīng)用程序并開(kāi)始指向一個(gè)待查的工作流。完成之后，再次按F5。在此期間生成的每個(gè)內(nèi)核對(duì)象都顯示為綠色。

3、跨進(jìn)程邊界共享內(nèi)核對(duì)象
      內(nèi)核對(duì)象的句柄是與每一個(gè)進(jìn)程相關(guān)的，是為確保健壯性(可靠性)和安全性。
3.1、使用對(duì)象句柄繼承
   只有在進(jìn)程之間有一個(gè)父-子關(guān)系的時(shí)候，才可以使用對(duì)象句柄繼承。
   首先，父進(jìn)程必須向系統(tǒng)指出它希望這個(gè)對(duì)象的句柄是可繼承的。
            e.g.

SECURITY_ATTRIBUTES sa;

sa.nLength = siezof(sa);

sa.lpSecurityDescriptor = NULL;

sa.bInheritHandle = TRUE; //Make the returned handle inheritable

HANDLE hMutex = CreateMutex(&sa, FALSE, NULL);

然后，由父進(jìn)程生成子進(jìn)程，通過(guò)CreateProcess函數(shù)完成

BOOL CreateProcess(

LPCTSTR lpApplicationName,

LPTSTR lpCommandLine,

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes,

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

BOOL bInheritHandles, //通常情況下設(shè)為FALSE（表明我們不希望子進(jìn)程繼承父進(jìn)程句柄表中的“可繼承句柄”）

//如果傳遞TRUE，子進(jìn)程就會(huì)繼承父進(jìn)程的“可繼承句柄”的值。

//（系統(tǒng)會(huì)遍歷符進(jìn)程的句柄表，對(duì)它的每一個(gè)記錄項(xiàng)進(jìn)行檢查，凡是包含一個(gè)

//有效的“可繼承句柄”的項(xiàng)，都會(huì)被完整地復(fù)制到子進(jìn)程的句柄表）

DWORD dwCreationFlags,

LPVOID lpEnvironment,

LPCTSTR lpCurrentDirectory,

LPSTARTUPINFO lpStartupInfo,

LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation

);

除了復(fù)制句柄表的記錄項(xiàng)，系統(tǒng)還會(huì)遞增內(nèi)核對(duì)象的使用計(jì)數(shù)，引擎兩個(gè)進(jìn)程現(xiàn)在都在使用這個(gè)對(duì)象。
3.2改變句柄的標(biāo)志
1)父進(jìn)程想控制哪些子進(jìn)程能繼承內(nèi)核對(duì)象句柄?？梢哉{(diào)用SetHandleInformation函數(shù)來(lái)改變內(nèi)核對(duì)象句柄的繼承標(biāo)志。

BOOL SetHandleInformation(

HANDLE hObject, //有效句柄標(biāo)志

DWORD dwMask, //想要更改那個(gè)或哪些標(biāo)志

DWORD dwFlags //希望把標(biāo)志設(shè)為什么

);

每個(gè)句柄都關(guān)聯(lián)了兩個(gè)標(biāo)志：

#define HANDLE_FLAG_INHERIT 0x00000001

#define HANDLE_FLAG_PROTECT_FROM_CLOSE 0x00000002

如果想打開(kāi)一個(gè)內(nèi)核對(duì)象句柄的繼承標(biāo)志

SetHandleInformation(hObj, HANDLE_FLAG_INHERIT, HANDLE_FLAG_INHERIT);

如果想關(guān)閉這個(gè)標(biāo)志

SetHandleInformation(hObj, HANDLE_FLAG_INHERIT, 0);

如果告訴系統(tǒng)不允許關(guān)閉句柄

SetHandleInformation(hObj,,HANDLE_FLAG_PROTECT_FROM_CLOSE, HANDLE_FLAG_PROTECT_FROM_CLOSE);

CloseHandle(hObj); //會(huì)引發(fā)異常

2)使用GetHandleInformation函數(shù)返回句柄標(biāo)志

BOOL GetHandleInformation(

HANDLE hObject,

LPDWORD lpdwFlags

);

e.g.檢查句柄是否可繼承

DWORD dwFlags;

GetHandleInformation(hObj, &dwFlags);

BOOL fHandleIsInheritable = (0 != (dwFlags & HANDLE_FLAG_INHERIT));

3.3為對(duì)象命名

HANDLE CreateMutex(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,

BOOL bInitialOwner,

LPCTSTR lpName

);

HANDLE CreateEvent(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,

BOOL bManualReset,

BOOL bInitialState,

LPCTSTR lpName

);

HANDLE CreateEvent(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,

BOOL bManualReset,

BOOL bInitialState,

LPCTSTR lpName

);

所有這些函數(shù)的最后一個(gè)參數(shù)都是pszName。傳入NULL，相當(dāng)于向系統(tǒng)表明我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)未命名的(即匿名)內(nèi)核對(duì)象。
要根據(jù)對(duì)象名稱來(lái)共享一個(gè)對(duì)象，我們必須為此對(duì)象指定一個(gè)名稱。傳入一個(gè)“以0為終止的名稱字符串”的地址。

//進(jìn)程A

HANDLE hMutexProcessA = CreateMutex(NULL, FALSE, TEXT（"JeffMutex"));

//進(jìn)程B

HANDLE hMutexProcessB = CreateMutex(NULL, FALSE, TEXT（"JeffMutex"));

當(dāng)進(jìn)程B調(diào)用CreateMutex時(shí)，系統(tǒng)會(huì)查看是否存在一個(gè)名為 "JeffMutex "("JeffMutex "的對(duì)象是一個(gè)互斥量對(duì)象)的內(nèi)核對(duì)象。如果存在，接著檢查對(duì)象的類型，和調(diào)用者是否擁有該對(duì)象的完全訪問(wèn)權(quán)限。如果答案是肯定的，系統(tǒng)就會(huì)在進(jìn)程B的句柄表中查找一個(gè)空白記錄項(xiàng)，并將其初始化為指向現(xiàn)有的內(nèi)核對(duì)象；否則，返回NULL(失敗)。
也可以調(diào)用Open*函數(shù)：

posted on 2009-11-26 11:06 longshen 閱讀(961) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用所屬分類: VC++

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