Obiettivi di Windows 2000

1. Obiettivi di Windows 2000 • Portabilita’: • scritto in C • le chiamate al processore sono isolate • codice dipendente dalla piattaforma isolato • Estensibilita’: • struttura modulare • architettura ad oggetti • supporto di caricamento dinamico di driver • Compatibilita’: • compatibilita’ binaria con DOS, Win 16bit, OS/2 • compatibilita’ sorgente con applicazioni POSIX • Affidabilita’ e sicurezza: • Multiprocessing e scalabilita’ • Elaborazione distribuita

2. Caratteristiche di Windows 2000 • Sistema operativo a 32-bit, preemptive, multi-tasking • Multiprocessing simmetrico • Ogni applicazione a 32bit opera in un proprio Virtual Memory address space • E’ disponibile su diverse CPU's: Intel x86, IBM PowerPC e DEC Alpha. • E’ disponibile in differenti versioni: • Limitazioni sul numero di utenti serviti, il numero di CPU supportate e la memoria

3. Win32 Application Programming Interface Le API di Win32 permettono di girare lo stesso programma su quasi tutti i sistemi Windows

4. API di Windows 2000 • Le API sono librerie che forniscono una vasta serie di funzioni e differiscono leggermente da una versione all’altra di Windows. • Abbiamo vari tipi di API per la gestione di file, processi, thread, pipe, sicurezza, e per la gestione dell’interfaccia grafica (tutti denominati oggetti). • Le API che creano oggetti ritornano un handle,che può essere usato per operare sull’oggetto. • Gli handle possono essere duplicati e passati ad un altro processo.

5. API di Windows 2000 • Vediamo come esempio lo pseudocodice di un oggetto Windows aperto, utilizzato e chiuso: • ……. • handlewnd = CreateWindow ( “Prova", 10,10,200,200); • WriteWindow (handlewnd,100,100,”Ciao a tutti”) ; • …………… • CloseWindow (handlewnd) ; • Il codice crea una finestra a partire dalle coordinate (10,10) di dimensione 200x200 e restituisce un handle all’oggetto. • Le successive operazioni (viene scritto ciao a tutti sulla finestra, poi la finestra viene chiusa) vengono effettuate tramite l’handle (handlewnd);

6. Il Registry Il Registry è un archivio che conserva informazioni su tutte le configurazioni del sistema (software installato, utenti, hardware). E’ organizzato in directory (chiamate key) e sottodirectory e infine i valori (values) che contengono le informazioni. Lo strumento per editare i parametri di sistema e’ regedit.exe. Oppure esistono API per usare il registro (RegCreateKeyEx, RegQueryValueEx).

7. La struttura del Registry

8. Architettura di Windows 2000 * La parte in grigio è denominata Executive.

9. Hardware Abstraction Layer Alcune delle funzioni dell’HAL

10. Kernel • Aiuta a rendere il resto del sistema operativo indipendente dall’hardware. • Gestisce lo scheduling dei thread, la gestione degli interrupt, il recupero dopo la mancanza di corrente, il context switch. • Inoltre supporta i control object e i dispatcher object. • I dispatcher object sono oggetti utilizzati per mandare messaggi o gestire la sincronizzazione del tipo semafori, eventi, timer, ecc. • I control object gestistiscono le altre operazioni del kernel (processi, interrupt, stato della tensione e alimentazione ecc..).

11. Executive • E’ indipendente dall’architettura. • E’ composto da 10 manager: I/O manager, process manager, memory manager, security manager, cache manager, plug and play manager, power manager, configuration manager, local procedure call manager • Il local procedure call manager si occupa della comunicazione fra processi. • Sopra l’executive vi è il System services, che accetta le system call di Windows e le smista ai vari moduli sottostanti.

12. Gli Oggetti • Un Oggetto non è altro che una struttura dati memorizzata in RAM. • Un Oggetto e’ un’istanza singola in esecuzione di un Tipo di Oggetto • Un Tipo di Oggetto e’ composto da un tipo di dati, i servizi che operano sulle istanze del tipo di dato, un insieme di attributi • Un Attributo e’ un campo dati in un oggetto che ne definisce parzialmente lo stato • La struttura interna di un Oggetto non e’ direttamente accessibile.

13. I Tipi di Oggetto Tipo Definito da Process Process Manager Thread Process Manager Section Memory Manager File I/O Manager Port LPC Facility Access Token Security system Event Executive Supp. Services Event pair Executive Supp. Services Semaphore Executive Supp. Services Mutant Executive Supp. Services Timer Executive Supp. Services Object directory Object Manager Symbolic link Object Manager Profile Kernel Key Configuration Manager

14. Handle dell’Oggetto • Un Oggetto puo’ essere utilizzato solo da Processi che abbiano aperto un Handle su esso • L’Handle e’ unico nel contesto di un processo: il processo utente fa una chiamata al proprio ambiente (es. Win32), che passa la chiamata al gestore di oggetti, che • Alloca la memoria per l’oggetto • Attacca un security descriptor che specifica cosa e’ consentito fare e da chi • Crea e mantiene un elenco di oggetti • crea un handle per l’oggetto e lo restituisce al chiamante

15. Struttura dell’Oggetto • Ogni oggetto e’ composto da un Header, che contiene informazioni inizializzate e gestite dall’Object manager, e da un Body, che contiene le informazioni peculiari del Tipo di Oggetto • Le informazioni invarianti relative al tipo di oggetto sono contenute in un oggetto particolare, l’Oggetto tipo (Object Type) • L’object name space contiene informazioni sugli oggetti creati, i processi a cui appartengono, ecc..

16. Struttura dell’Oggetto

17. Utility per gli oggetti • www.sysinternals.com (sito di utilità di gestione per Windows) • Fra le utilità preseenti vi è winobj, che permette di vedere l’object name space di windows. • Potete scaricare altre utilità per vedere le dll, i processi aperti, i thread, i file, ecc..

18. Le DLL • In Windows abbiamo due tipi di “eseguibili”: EXE e DLL • DLL = Dynamic Link Library • Le funzioni esportate da una DLL vengono agganciate a runtime e non durante la compilazione • Abbiamo due modalità di aggancio di una DLL: • Link statico: al caricamento dell’applicazione • Link dinamico: in qualunque momento mediante una opportuna funzione dell’API (LoadLibrary) • Se più applicazioni utilizzano la stessa DLL (come avviene per esempio con quelle di sistema) questa viene caricata in memoria una sola volta.

19. DLL: caricamento statico e dinamico • Caricamento statico • Il linker inserisce nell’eseguibile informazioni sulle DLL utilizzate e sulle funzioni che vengono chiamate. • Il loader, in fase di caricamento del programma, provvede a caricare in memoria anche le DLL necessarie (se non sono già presenti) e ad eseguire gli agganci con le funzioni. • Caricamento dinamico • Non viene inserita alcuna informazione in fase di linking e il loader non esegue alcun aggancio • Il caricamento e l’aggancio vengono fatti esplicitamente chiamando alcune funzioni dell’API

20. Architettura: API e DLL • Il sistema operativo è formato da una collezione di librerie ad aggancio dinamico (DLL). • Il cuore dell’API è formato da 3 DLL: • Kernel: memory manager, scheduler, loader • User: sistema di windowing • GDI: Graphics Device Interface • Estensibilità: l’API si espande aggiungendo nuove DLL (per esempio WinSocket per la comunicazione su TCP/IP)