Windows 核心（WRK）簡介

引子

WRK 是微軟於 2006 年針對教育和學術界開放的 Windows 核心的部分源碼，

WRK（Windows Research Kernel）也就是 Windows 研究核心，

在 WRK 中不僅僅只提供了 Windows 核心模組的部分代碼，其還提供了編譯工具，

也就是通過這個編譯工具，你可以將你的 WRK 編譯成一個 EXE 檔案，

也就是核心可執行模組，然後你可以利用這個 EXE 檔案來取代作業系統本身的核心，

這樣的話，下次開機的時候作業系統所載入的核心就是您編譯的那個 EXE 了。

                

         

工具軟體

Intel   x86  CPU；

VMware  6.5；

Windows  Server  2003  SP1（用於測試 WRK 編譯結果）；

Windows  7（用來編譯 WRK）；

WRK  1.2 ；

             

               

概覽 WRK

首先我們來找到當前 Windows 作業系統下的核心模組檔案，

所謂的核心模組檔案呢，其實就可以看做是 Windows  的核心，

其由執行體和微核心組成，該檔案名稱為 ntoskrnl.exe ，即一個二進位模組，

該檔案位於：C:\Windows\System32 ；

而我們的 WRK 編譯後所得的結果應該也是一個核心模組檔案，

也就是說我們編譯所得的結果應該就是這個 ntoskrnl.exe ，

當然編譯後的名稱是可以不同的，

預設編譯所得為 wrkx86.exe （這是 x86 環境下的預設編譯結果名稱），

下面來分析 WRK 中目錄結構：

首先來看   WS03SP1HALS  目錄：

WS03SP1HALS 代表的意思即 Windows  Server  2003  SP1  HALS，

也就是在 Windows  Server  2003  SP1  下的  HAL （硬體抽象層）。

在 Windows 作業系統中，HAL 其實是一個獨立的  DLL （在這裡你就可以簡單的將 HAL 看做一個 DLL） ，

通過 HAL 可以實現隔離掉硬體的差異，也就是上層的模組無需考慮下層真實硬體之間的差異性，

因為上層模組不能夠直接存取硬體，而是通過 HAL 來訪問硬體的，

所以對於硬體的差異性，在 HAL 中即可以解決掉，而不需要上層模組來解決，

這樣做的好處是很顯然的，那就是我們的上層模組都是一樣的，也就是當硬體改動時不需要變，

只要提供針對不同的硬體的 HAL 即可以實現在不同的硬體上運轉我們的上層模組。

由於我們的 PC 上的硬體不一致，所以必須有多個 HAL 。

比如我的 PC  的處理器為  Intel 的，而你的 PC 的處理器為 AMD 的，

我的處理器為單核的，而你的處理器為四核的，

那麼這就會造成硬體上的不一致，為瞭解決這種不一致呢，

Windows 在打包的時候會打包多個 HAL 進來，比如一個 HAL 針對單核，一個 HAL 針對多核，

Windows 在安裝的時候就會自動的識別出你的處理器是 AMD 還是 Intel ，是多核還是單核處理器，

然後 Windows 就會自動選擇一個合適的 HAL  給你安裝，同時，將 HAL 名字修改為 HAL.DLL，

而在 WS03SP1HALS 目錄下的也就是這些個 HAL ，

比如我的 PC 的處理器為 Intel  x86 系列的雙核處理器，

自然在安裝 Windows 的時候，就會自動選擇合適的 HAL ，比如 halmps.dll 作為 HAL ，

然後在安裝 Windows 的時候將這個 HAL 複製進我的 C 盤指定目錄下後，

就將這個 halmps.dll 改名為 hal.dll（為了統一所以改名），

這樣就可以得到我們下面看到的在 C:\Windows\System32\hal.dll 了。

再來看   Public   目錄：

在這個目錄下包含的是一些標頭檔，也就是 .h 檔案，而且這些檔案都是被各個組件所共用使用的，也就是公用的，

其中含有 ddk ， internal 等等，其中 internal 表示為內部使用的，也就是核心自身需要使用到的標頭檔。

再來看   Tools   目錄：

前面提到，WRK 中不僅僅包含了微軟公開的關於 Windows 核心的部分原始碼，

還包括了用來編譯這部分原始碼的工具，而這些編譯工具自然就在這個 Tools 目錄下了。

在後面我們編譯這個 WRK 原始碼的時候就會用到這個 Tools 目錄下的工具了。

最後看   Base   目錄，其中 Base 目錄下的 ntos 目錄為 Windows 核心模組的主目錄：

下面就來逐一的介紹這些個目錄中的檔案的含義：

build	WRK 只公開了部分原始碼，那些未公開的則以二進位目標代碼的形式存在於這個目錄下。
cache	緩衝管理器的實現的源檔案。
config	註冊表的實現的源檔案。
dbgk	調試子系統的核心模式部分的源檔案。
ex	執行體層函數(核心堆 , 同步 , 定時器等)的源檔案。
fsrtl	檔案系統運行庫的源檔案。
fstub	檔案系統引導介面。
io	I/O 管理器，不包括隨插即用管理器和電源管理器部分。
ke	(微)核心，包括線程調度器，CPU 管理以及底層的同步語義
lpc	本地程序呼叫 (LPC) 機制的實現。
mm	記憶體管理器。
ob	核心對象管理器。
perf	核心的效能日誌記錄功能。
ps	進程和線程。
se	安全引用監視器。
wmi	Windows 管理規範。
inc	僅適用於 NTOS 部分的包含檔案。
raw	RAW 檔案系統驅動程式的實現的源檔案。
rtl	核心執行階段程式庫支援。
init	核心啟動部分的代碼。
vdm	虛擬 DOS 機。
verifier	驅動程式檢驗器。

             

                       

編譯 WRK

首先是設定 WRK 根目錄下的 Tools 子目錄中的 x86 子目錄到  Path 環境變數中，

首先在控制台下進入到 WRK 根目錄下的 Base 目錄下的 Ntos 目錄下，

然後輸入命令：nmake  –nologo  x86=  ；

（如果是 AMD 的 CPU 的話命令會有所不同，而且環境變數的設定也不同）

然後就開始編譯整個 WRK 了。

編譯完成：

此時就可以在目錄：WRK-v1.2\base\ntos\build 下面找到編譯好的 EXE 檔案了。

至此編譯完成。

          

               

載入 WRK 編譯所得的核心模組

前面我們已經由 WRK 編譯得到了核心可執行模組，

下面我們就要讓作業系統啟動的時候載入上編譯所得的這個核心可執行模組。

我們使用的環境是在 VMware 6.5 中安裝好 Windows  Server  2003  SP1 。

首先，我們將由 WRK 編譯所得的 wrkx86.exe 拷貝到虛擬機器中，

並且將這個檔案放置到目錄（也就是 ntoskrnl.exe 所在目錄）：

然後再在其系統安裝目錄下（一般為 C: 盤）下面找到  boot.ini  檔案（預設為隱藏）。

首先需要將這個檔案的唯讀屬性去掉，即將該檔案改為可讀寫檔案，

然後用記事本開啟這個  boot.ini  檔案

修改前的 boot.ini 檔案：

再在 boot.ini 中添加如下行：

multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Windows Server 2003, WRK" /kernel=wrkx86.exe /hal=hal.dll

修改後的 boot.ini 檔案：

將上面的都設定好以後就重新啟動 Windows  Server  2003  SP1 。

然後在啟動畫面中即可以看到如下畫面：

我們選擇 Windows  Server  2003 ， WRK  啟動 Windows  作業系統，

這樣載入核心可執行模組的就是我們由 WRK 編譯所得的那個 wrkx86.exe 了。

             

              

總結

上面通過很多的來詳細介紹了 WRK 的編譯以及載入由 WRK 編譯所得的核心模組的過程，

對於 WRK 有什麼作用呢？當然其是用來學習滴，也就是通過 WRK 的學習，

可以更加深入的瞭解到 Windows  的核心，等到那一天有實力了，

你大可以通過修改 WRK 原始碼，然後再編譯成核心模組，

然後再讓作業系統載入你自個的核心模組，當然，這個不是很容易就可以達到的境界的！！！

其實呢，對於 WRK 來說，還有一個調試環境的搭配，通過這個調試環境，

你可以在外面（指的是在虛擬機器以外）通過 WinDbg 來調試這個核心，

但是由於這個在後面介紹驅動程式的時候我會再做說明，所以這裡就不添亂了。

                   

               

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