Post on 13-Jan-2016
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Controlador de Dispositivo Virtual(VxD)
AntecedentesWindows 95 es un sistema operativo
multitarea que corre en el anillo cero.Todas las demás aplicaciones lo hacen en el
anillo tres.GDI32, Kernel32 y USER32 son tres
componentes importantes del sistema que corren en el anillo 3.
El sistema operativo está bajo el control de la VMM (Virtual Machine Manager) y los VxD (Virtual Device Drivers).
ProblemáticaLos programas DOS y de Windows son
dramáticamente diferentes.DOS Windows
•Pueden hacer uso de instrucciones privilegiadas del CPU, del puerto de E/S directamente.•Tienen acceso directo a los recursos del sistema: CPU, memoria, teclado, disco, etc.
•Restringidos respecto a lo que pueden hacer en el sistema.•Trabajan bajo el esquema del multitareas cooperativo. i.e. deben compartir el control con otros programas por medio del uso de mensajes (GetMessage o Peek Message).
Solución
Programas de DOS Programas de Windows
Corren en una máquina virtual 8086.
Corren en una máquina virtual llamada SVM (System Virtual Machine).
¿Qué es una VMM?Es una máquina creada por medio de software.Reacciona como una máquina real.Los programas desconocen que corren en una
máquina virtual.Como una VMM responde exactamente igual
como una máquina real, puede ser tratada de la misma manera.
La interface entre la máquina y su software es un tipo de API (interrupciones, llamadas al BIOS, y puertos de E/S).
¿Qué es una VMM en Windows?Es un programa dedicado a coordinar y
supervisar las VM’s.Es un programa de 32 bits en modo
protegido.Es responsable de crear, correr y terminar la
ejecución de las VM’s.Es una de las muchas VxD’s que están
guardadas en el archivo VMM32.VXD en la carpeta del sistema.
Secuencia de Arranque de Windows 951. IO.SYS es cargado en la memoria.2. CONFIG.SYS y AUTOEXEC.BAT son procesados.3. WIN.COM es llamado.4. WIN.COM corre VMM32.VXD que es actualmente un
archivo DOS EXE.5. VMM32.VXD carga la VMM en la memoria extendida
haciendo uso del controlador de XMS.6. VMM se inicializa a si misma junto con otros
controladores de dispositivos por omisión.7. VMM cambia la máquina al modo protegido y crea la
máquina virtual del sistema. 8. Virtual Shell Device, el cual es cargado al final, inicia
Windows en la máquina virtual del sistema corriendo el archivo krnl386.exe
9. KRNL386.EXE carga el resto de los archivos, culminando con el shell de Windows 95.
ConsideracionesLa VMM es el primer VxD cargado en la
memoria.Crea la máquina virtual del sistema e inicializa
otros VxD’s.También provee varios servicios a esos VxD’s.La VMM y los VxD’s trabajan en un modo latente
la mayoría del tiempo.Mientras los programas de aplicación corren, los
VxD’s están inactivos. Son activados cuando interrupciones u otros eventos demandan su atención.
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)Donde x asume el nombre del dispositivo tal
como el controlador de teclado virtual, del ratón, etc.
Es la clave para la virtualización satisfactoria del hardware.
Representa un soporte de entrada para los programas de DOS hacia los dispositivos reales.
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)Es específico de Windows 9x. No pueden
corren en Windows NT.Es la entidad más poderosa del sistema
porque pueden hacer todo en él.Hay dos tipos de VxD bajo Windows 95:
VxD EstáticaVxD Dinámica
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
Estática Dinámica
•Cargada durante la inicialización del sistema.•Se mantiene cargada en memoria hasta que el sistema de cierra.•Proviene desde Windows 3.x
•Sólo está disponible para Windows 9.x•Puede ser cargado o descargado cuando sea necesario.•Muchos de ellos controlan dispositivos Plug and Play.
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
Comunicación entre VxD’s
Las VxD’s, incluyendo la VMM, se comunican entre sí a través de tres mecanismos:
1. Mensajes de control2. API’s de servicio3. Callbacks
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
Mensajes de Control
•La VMM envía mensajes de control de sistema a todos los VxDs cargados en el sistema cuando ocurre algo importante.•Todo VxD tiene una función que recibe y trata con mensajes de control llamada procedimiento de control de dispositivo (device control procedure)
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
API’s de Servicio•Un VxD, usualmente exporta un conjunto de funciones públicas que pueden ser llamadas por otros VxDs. Esas funciones se llaman servicios VxD.•Todo VxD que exporta servicios VxD debe tener un número de ID único.•El ID es un número de 16 bits que identifica únicamente un VxD.Ejemplo:
UNDEFINED_DEVICE_ID EQU 00000H VMM_DEVICE_ID EQU 00001H DEBUG_DEVICE_ID EQU 00002H VPICD_DEVICE_ID EQU 00003H VDMAD_DEVICE_ID EQU 00004H VTD_DEVICE_ID EQU 00005H
Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
Callbacks
•Son funciones que existen en las VxD para ser llamadas por otros VxDs. •No son lo mismo que los servicios VxD. •Las callbacks no son públicas como los servicios. Son funciones privadas de las que un VxD da sus direcciones a otros VxDs en situaciones específicas.
Hardware Virtual
Virtualización del Software.- Mecanismos que permiten a los componentes en modo protegido de Windows interactuar con los componentes en modo real de MS-DOS y el BIOS.
Requiere que el sistema operativo intercepte llamadas entre los modos protegido y real.
Cambia el modo de operación del procesador después de ajustar adecuadamente los registros de parámetro.
Hardware Virtual
VxD
Aplicación en Modo Protegido
Rutina de Servicio de Interrupción en
Modo Real
INT xx
Tabla Descriptora de Interrupciones
Tabla del Vector de Interrupciones
Bloque de Parámetros en Memoria Extendida
Bloque de Parámetros en Memoria V86
Modo Protegido Modo V86
Virtualización de Software de MS-DOS y el BIOS [Oney 96]
El API de Servicio para VxD
Los VxDs se comunican con la VMM usando el API de Servicio para VxD.
Esta API provee una comunicación dinámica entre los VxDs usando la int 20h y el conjunto de ordenes de servicio del VxD.
Las órdenes de servicio identifican de manera única un VxD en particular y una función de servicio en el VxD.
El API de Servicio para VxD
Identificador VxD Índice de servicios
Lista de VxDs
Tabla de Servicio para un VxD
Función de Servicio
Un identificador de Servicio para VxD [Oney 96]
Esqueleto de un VxD en Lenguaje Ensamblador
REQUISITOS
Se necesita el Kit de Desarrollo de Controladores de Dispositivos para Windows 95/98 (Windows 95/98 DDK)
Windows 98 DDK contiene el MASM versión 6.11dEl Windows 9x DDK contiene varios archivos tipo
include esenciales no incluidos en el paquete MASM32.
Construyendo un VxD en Lenguaje Ensamblador [Oney 96]
MASM 6.11
LINK
MIVXD.ASM VMM.INC
MIVXD.OBJ(Archivo COFF 32-bit)MIVXD.DEF
MAPSYM
MIVXD.VXD(Archivo
Ejecutable Formato LE)
Archivo de mapeo
MIVXD.SYM(Archivo de
Símbolos para el depurador)
Esqueleto de un VxD en Lenguaje Ensamblador.386p include vmm.inc
DECLARE_VIRTUAL_DEVICE PRIMERVXD,1,0, PRIMERVXD_Control, UNDEFINED_DEVICE_ID, UNDEFINED_INIT_ORDER
Begin_control_dispatch PRIMERVXD End_control_dispatch PRIMERVXD
end
.386p
Indica al ensamblador el uso del set de instrucciones 80386. También puede ser .486p ó .586p include vmm.inc
Es indispensable incluir el vmm.inc. Contiene la definición de las macros que debe tener el código fuente.
DECLARE_VIRTUAL_DEVICE PRIMERVXD,1,0, PRIMERVXD_Control, UNDEFINED_DEVICE_ID, UNDEFINED_INIT_ORDER
Declaración de macro de uno de los 22 miembros de la DDB (Device Descriptor Block) Estructura que contiene información vital del VxD.
Begin_control_dispatch PRIMERVXD End_control_dispatch PRIMERVXD
Macro que define el procedimiento de control del dispositivo que es la función que la VMM llama cuando hay mensajes de control de nuestro VxD.
Ejemplo de un VxD en Lenguaje Ensambladorl .386p include vmm.incinclude shell.inc
DECLARE_VIRTUAL_DEVICE MENSAJE,1,0, MENSAJE_Control, UNDEFINED_DEVICE_ID, UNDEFINED_INIT_ORDER
Begin_control_dispatch MENSAJE Control_Dispatch Create_VM, OnVMCreate Control_Dispatch VM_Terminate2, OnVMClose End_control_dispatch MENSAJE
VxD_PAGEABLE_DATA_SEG MsgTitle db “Cuadro de dialogo de un VxD",0 VMCreated db “Una VM es creada",0 VMDestroyed db “Una VM es destruida",0 VxD_PAGEABLE_DATA_ENDS
VxD_PAGEABLE_CODE_SEG BeginProc OnVMCreate mov ecx, OFFSET32 VMCreated CommonCode: VMMCall Get_sys_vm_handle mov eax,MB_OK+MB_ICONEXCLAMATION mov edi, OFFSET32 MsgTitle xor esi,esi xor edx,edx VxDCall SHELL_Message ret EndProc OnVMCreate
BeginProc OnVMClose mov ecx,OFFSET32 VMDestroyed jmp CommonCode EndProc OnVMClose
VxD_PAGEABLE_CODE_ENDS End