windows的分層驅動--核心實作的一種方式

古老的unix提出了一切皆檔案的思想，近代的OO提出了一切皆對象的理論，在unix的年代，人們迫切需要的是如何操作計算機而不是如何設計軟體，畢竟那個時候軟體設計其實比現在簡單，就那麼幾種，關鍵是沒有人會操作計算機，而OO年代，軟體成了一種工業産品，此時不管是追求利潤也好，XX也罷，人們的計算機操作水準被windows拉到了一個很高的層次--如此複雜菜單加菜單的方式。使用軟體成了人們日常生活的一部分，是以問題就成了如何快速開發出軟體，是以也就有了OO，甚至更新的面向YY程式設計。windows正好出現在unix年代和OO年代交替的時期，是以注定成為了一個很成功的作業系統，我不關心windows的應用，這個随便一個人都能說很多，僅僅從windows核心的設計上來講，就有無限樂趣，當然我最喜歡的還是linux，不過這兩種作業系統在設計哲學上真的各有可取之處。

在核心中，windows使用兩個概念包含所有的核心子產品，這就是driver和device，當然真正的文檔會用大寫字母表示，這也是windows的一貫作風，為了展現OO，還會加上下劃線和大寫的object等字樣來定義結構體。認真看了windows關于核心的資料和親自調試了一番之後我覺得windows核心真的不錯，任何對核心的請求幾乎都可以用irp來表示，irp請求的發起者是使用者，而執行者正是device，具體怎麼執行就是driver的事情了，這是典型的C/S模型，很是清晰。人們可以輕松的對核心行為進行過濾，這是因為windows的核心模型是由device-driver-irp實作的，而後者就是一個分層的模型，一個device可以被“綁定”到任何一個别的device的上面，所有的device組成一個裝置棧來共同實作使用者的請求，裝置棧中的各個裝置可以由相同的driver來提供服務，也可以由不同的driver來提供服務，以網絡資料過濾為例，雖然linux的netfilter已經是很成功的了，寫死了5個鈎子，人們能實作的僅僅是過濾政策，而對過濾點幾乎不能做什麼，但是對于windnows的分層模型，過濾點可以随意設定，隻需要attach一個需要被過濾的device即可，而過濾政策由該自定義的device的driver來提供，是不是很靈活呢？我們姑且不考慮安全問題，僅從設計上講，windows就比linux靈活很多很多，然而安全畢竟是作業系統的首先要考慮的因素，是以linux會更加安全，因為linux中的過濾點幾乎都是寫死的，從netfilter到lsm都是寫死的代碼，除非你完全修改了核心，否則想通過加載一個核心子產品來實作一些不可告人的事情會比windows困難很多很多，比如想過濾檔案系統的讀寫請求，linux沒有提供現成的device供你attach，暴露給你的隻有file_operations，你需要做的就是替換掉這個結構體中的回調函數指針，然後還要做很多善後處理，這顯然不是一種标準的做法，标準的做法就是自己實作一個file_operations，然而除非你修改核心，否則核心絕對不會給你提供一個在一個fops上attach另一個fops的核心API的，而對于windows，這卻成了最簡單的事情，直接attach一個卷，然後實作過濾，是以windows中暴露給你的是device而不是driver，driver隻是為一個或一系列device實體提供服務的，别的什麼也不做，反過來device不關心自己的操作怎麼實作，你隻需要用擁有另一個driver的device來attach這個device即可，irp往下流動時會按照先經過綁定device在經過真正device的順序流動，所有的這些接口linux都沒有提供，linux提供的接口不允許你修改任何核心機制，允許修改的僅僅是核心機制的實作政策，或者核心子產品中允許你實作一個和目前核心不搭界的特有功能，比如netfiler和lsm事先确定不可更改的過濾點，然後允許你自己實作政策，過濾點是不能更改的。

很多人都說windows不安全，而linux安全，這是因為在linux上很多人都被限制使用root權限，而對于windows，由于它是個人作業系統，最起碼說它偏向于個人或者中小型伺服器，人們大肆的開發administrator權限，是以才導緻了不安全，我敢說如果給了linux所有使用者root權限的話，那麼linux也不會安全到哪去。先在考慮另外一個問題，那就是如果linux被給了root權限，而windows也被授予了administration權限的話，攻擊linux困難在哪？對于windows來講，你可以寫一個驅動來實作任何事情，核心雖然不讓你看，但是提供了很多的接口，而對于linux，雖然核心讓你看，可以由于沒有提供一個接口，是以你即使加載核心子產品也不能輕易實作某些事情，你需要做更多的事情，比如搜尋核心記憶體，然後修改之，能做這件事的人一定是高手了，而能寫一個驅動載入windows的人卻不一定是，這一點上和寫使用者空間應用程式沒有什麼差別，都是照着api文檔程式設計罷了，編譯器不同，api不同罷了，這一點上，誰更安全呢？

windows的分層核心子產品模型更像是在堆積木，而linux中寫死的代碼更像是一體式的架構結構。

 本文轉自 dog250 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/dog250/1273451