作为最流行的的桌面操作系统，Windows系统的发展在经历数次硬件革命之后，其系统架构也基本稳定，微软号称Windows 10是最后一代操作系统，并统一了Windows各版本的底层架构。

    Windows系统是分层的架构，主要分为内核态和用户态，内核态自下而上分为硬件抽象层（HAL）->内核和驱动层->执行体，以及窗口管理系统。用户态主要是NTDLL抽象层，以及各种进程，如：底层的系统支持进程->服务进程->用户应用程序，如图所示：

Ntdll.dll

    Ntdll.dll是一个特殊系统支持库，主要用于子系统dll，主要包含两种类型函数：

  • 系统服务分发存根，调用Windows执行体系统服务
  • 内部支持函数，供子系统，子系统dll，以及exe映像文件使用 Ntdll.dll里面提供的函数大多未文档化，并以Nt开头命名。

环境子系统

    环境子系统就是针对Windows不同版本（如：Windows 7 旗舰版，Windows Server2008 R2这种）上的运行环境。每个exe可执行映像，未必可在所有版本Windows系统上运行。VC++中link命令的/SUBSYSTEM修饰符可以指定该exe映像的可执行环境（如：dll集）。

    环境子系统进程Csrss.exe(Client/Server Run-Time Subsystem)就是客户机/服务器运行时子系统，子系统是会话管理器（Smss.exe）进程起来的。

系统进程

  • Idle进程（特殊进程，其实是CPU空闲时间）
  • System进程（特殊进程，包含大多数内核模式系统进程）
  • 会话管理器（Smss.exe）
  • 本地会话管理器（Lsm.exe）
  • 会话0初始化（Wininit.exe）
  • 登录进程（Winlogon.exe）
  • 服务控制管理器（Services.exe）
  • 本地安全认证服务器（Lsass.exe）

Windows执行体

    Windows执行体是Ntoskrnl.exe的上层（其下层是内核），主要包含以下组件：

  • 配置管理器
  • 进程管理器
  • 安全引用监视器
  • I/O管理器
  • 即插即用（Pnp）管理器
  • 电源管理器
  • Windows驱动程序模型
  • 缓存管理器
  • 内存管理器
  • 对象管理器

内核

    内核是Ntoskrnl.exe的下层，主要包括：

  • 内核对象
  • 内核处理器控制区和控制块 此处较为复杂，后面还有专门文章讲解

设备驱动程序

    设备驱动程序运行在内核模式下，主要为发起I/O请求的用户线程中，设备驱动程序主要分为以下几种：

  • 硬件设备驱动
  • 文件系统驱动
  • 文件系统过滤驱动
  • 其他：（网络重定向，协议驱动，内核流失过滤驱动） 驱动程序框架：
  • 早期的WDM，对应DDK开发工具包
  • 基于WDM封装的WDF框架，对应WDK开发工具包

硬件抽象层（HAL）

    硬件抽象层是的Windows可以被移植到各种硬件平台，它是一个可加载的内核模块，针对不同的硬件平台，提供了统一的服务接口。