Windows内核原理与实现之Windows研究内核(WRK)

article/2025/10/5 19:31:44

Windows并非一个开放源码的操作系统，但正如上一章所提，Microsoft开放了一份以Windows XP x64和Windows Server 2003 SP1为基础的内核源代码，它可以编译和运行，作为教育科研机构的教学实践和研究的平台使用，称为WRK（Windows Research Kernel,Windows研究内核）。

WRK重要目标是辅助教学，让计算机专业的学生能够通过Windows内核源代码来理解和掌握现代操作系统中的基本概念和各种机制。

1，WRK包含以下

WRK内核源代码，涉及进程、线程、内存管理、执行体、对象管理器、缓存管理器、本地过程调用（LPC）、注册表、I/O管理器、安全引用监视器，以及线程调度、APC（异步过程调用）/DPC（延迟的过程调用）、中断以及异常处理等。随源码一起提供的还有响应的编译工具，因此，无须额外的编译器即可将WRK编译成Windows Server 2003 SP1的可执行内核。

NT设计文档。这是一组早期的文档，但是，通过阅读这些文档一方面可以清楚地理解Windows NT背后的原始设计思想，另一方面也可以看出Windows在这十多年中是如何发展和进化的。这些文档涵盖了Windows操作系统的方方面面，甚至包括文件系统设计大纲和内核的调式结构等。

软件Virtual PC 2007,以及Windows Server 2003 SP1的虚拟机映像，此虚拟机系统已配置好WRK内核。利用此Virtual PC 2007和WRK系统映像，您可以方便地调试和跟踪WRK中的代码。

课程资源CRK（Curriculum Resource Kit）,包括一整套Windows操作系统讲义，共15个单元。每个单元又包含一些专题讲义、习题和上机练习题。对于以Windows为教学和实验平台的课程，这是一份非常有帮助的课件。

ProjectOZ源代码。ProjectOZ是一个利用Windows内核的NTAPI建立起来的CPU、MMU和陷进机制的操作系统实验环境，其核心是CPU、MMU和陷进机制的SPACE抽象。由于此实验平台的下面是一个真实的Windows操作系统在处理和操纵硬件，所以，学生们更有机会学习和感受操作系统算法和数据结构的复杂性。

然而，Microsoft目前并非对所有人开放以上材料，而是以教学和科研为开放目标，仅限于大学的教职工使用。参见：

2，WRK源代码说明

Windows的内核模块文件是ntoskrnl.exe，位于Windows\System32目录下，它包含了Windows体系结构中的执行体和内核（微内核）部分。WRK提供的源代码可以编译得到这一内核模块文件，在WRK编译环境下针对Intel x86处理器的默认生成文件名为wrkx86.exe。Windows的引导选项/kernel可以指定不同于ntoskrnl.exe的内核模块文件。表2.2列出了WRK源代码的目录结构及其对应的内核组件。

WRK包含了编译ntoskrnl.exe内核模块所需要的绝大部分代码，未公开部分的代码主要包括即插即用设备管理、电源管理、设备驱动程序校验器和虚拟DOS机的实现。为了编译WRK源代码以及得到实际可运行的内核模块，缺失的这部分被以二进制目标代码的形式包含在WRK中，位于base\ntos\BUILD\PREBUILT\i386(或base\ntos\BUILD\PREBUILT\amd64)目录。该目录还包含了其他一些需要静态链接的目标文件。尽快如此，WRK对于学习和理解Windows的工作机理仍然是一份极佳的资源。

WRK的代码是当时最新的Windows产品代码中摘出来的，可以编译并运行于Windows Server 2003 SP1(x86处理器版本)和Windos XP SP2(AMD64版本)系统中，其内核版本为5.2。WRK代码与产品代码几乎一致，主要的变化在于去掉了对服务器的支持，比如与Intel IA 64有关的代码。

Windows源代码一致性较好，非常易读。代码本身的逻辑以及各种标识符基本上是自解释性的，重要的函数头部都有详细的注释说明，重要的代码片段也有专门的注释。总体上，代码组织较为清晰，如表2.2所示。内核模块内部的每个组件都提供了一些接口函数供其他组件调用，也有一些函数供该组件内部使用。表2.3列出了一些常用的标识性前缀。有一些组件内部函数也有规律可循：前缀第一个字母后面跟一个i，或者在前缀后面跟一个p,这里i代表internal,即内部的；p代码private，即私有的。