Windows操作系統(tǒng)多核CPU內(nèi)核線程管理方法
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Windows 內(nèi)核親緣性調(diào)度原理圖
圖 2 Windows 內(nèi)核親緣性調(diào)度原理圖。
那么控制線程在指定CPU 上運行的突破口就是修改Windows 內(nèi)核結(jié)構(gòu)體KTHREAD 下的Affinity 域。然而Windows 內(nèi)核結(jié)構(gòu)被放在虛擬內(nèi)存線性地址的高2G(不同版本W(wǎng)indows 下也可能是1G)地址空間,用戶模式下的應(yīng)用程序是無法訪問這段內(nèi)存空間的,所以必須編寫Windows 驅(qū)動程序,來訪問Windows 內(nèi)核內(nèi)存空間, 這也是本文將要描述的重點。
3 線程管理服務(wù)系統(tǒng)
整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。該系統(tǒng)由兩大部分組成，分別是內(nèi)核模式下的管理服務(wù)系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序，和用戶模式下的管理服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用程序。管理服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用程序通過調(diào)用Win32 子系統(tǒng)API,向內(nèi)核下的管理服務(wù)系統(tǒng)驅(qū)動程序傳遞IRP,內(nèi)核收到IRP 后,跟據(jù)收到的IRP 的內(nèi)部信息，執(zhí)行相應(yīng)的派遣函數(shù),對相應(yīng)內(nèi)存進行讀寫,從而給管理服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用程序提供可用的系統(tǒng)信息。
管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
圖3 管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。
3.1 內(nèi)核模式下讀取系統(tǒng)信息
線程管理服務(wù)系統(tǒng)驅(qū)動程序中，讀取系統(tǒng)信息的方法用到了微軟沒有公開文檔的內(nèi)核服務(wù)函數(shù),ZwQuerySystemInformATIon，這個函數(shù)被封裝在ntdll.dll模塊中,通過鏈接ntdll.lib 可得到此函數(shù)地址。通過一個枚舉量SystemProcessInformaTIon 來得到進程線程相關(guān)信息，填入到第二個輸入?yún)?shù)SYSTEM_PROCESS_INFORMATION結(jié)構(gòu)中, 這樣就獲得了當(dāng)前系統(tǒng)關(guān)于進程線程的信息。
3.2 內(nèi)核模式下枚舉系統(tǒng)進程線程
SYSTEM_PROCESS_INFORMATION結(jié)構(gòu)中存儲了進程及其線程的所有相關(guān)信息，表1 列出了它的具體內(nèi)容，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)域的地址偏移, 數(shù)據(jù)類型和描述。
SYSTEM_PROCESS_INFORMATION的第一個DWORD型是下一個進程 SYSTEM_PROCESS_INFORMATION相對于當(dāng)前結(jié)構(gòu)地址的偏移量，可以通過地址偏移來遍歷所有的進程結(jié)構(gòu)，當(dāng)遇到某一個進程結(jié)構(gòu)的0 x 0 0 0 0 處的DWORD 型值為0 時，說明這個結(jié)構(gòu)體是系統(tǒng)內(nèi)最后一個結(jié)構(gòu)體。線程管理服務(wù)在它的派遣函數(shù)中通過這種方式遍歷所有進程，從中提取有用的信息，填入兩個自定義結(jié)構(gòu)體中。如圖 4 所示，描述了一個具有兩個線程的進程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，首先在MY_PROCESS_INFO 結(jié)構(gòu)中填入進程的相關(guān)信息，然后根據(jù)此進程所有的線程數(shù)，向系統(tǒng)申請足夠大的分頁內(nèi)存空間，PVOID 型指針指向的是第一個線程結(jié)構(gòu)所在的地址空間，然后向線程結(jié)構(gòu)體中_MY_THREAD_INFO 中填入線程信息，再由線程結(jié)構(gòu)體中的PVOID 型指針指向第二個線程結(jié)構(gòu)體所在的地址空間，以此類推，最后一個線程結(jié)構(gòu)體的PVOID型指針指向NULL。這樣一個過程描述了一個進程及其所屬的所有線程的枚舉過程，通過對所有進程的遍歷，可以得到系統(tǒng)中的一個完整的進程線程表，存在一段分頁內(nèi)存中，這樣在應(yīng)用程序中便可以得到這些信息。
表1 SYSTEM_PROCESS_INFORMATION 結(jié)構(gòu)本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202482.htm
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