Архитектура памяти в Win32 API Организация «статической» виртуальной памяти

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Архитектура памяти в Win32 API Организация «статической» виртуальной памяти

Содержание

2. Работа приложений с виртуальной памятью Резервирование и выделение памяти производится блоками. Начальный адрес блока должен быть
3. Функции API для работы виртуальной памятью VirtualAlloc VirtualAllocEx VirtualFree VirtualFreeEx VirtualLock VirtualUnlock VirtualProtect VirtualProtectEx
4. Функции API для работы виртуальной памятью Для резервирования региона памяти в адресном пространстве процесса или выделения
5. Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc LPVOID VirtualAlloc ( // адрес, по которому надо зарезервировать
6. Функции API для работы с ВП: VirtualAllocEx LPVOID VirtualAllocEx ( // дескриптор процесса HANDLE hProcess, //
7. Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc Параметр flAllocationType может принимать следующие значения: MEM_RESERVE - резервирует
8. Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc Параметр flProtect - тип защиты доступа выделяемого региона: PAGE_READONLY
9. Функции API для работы ВП: VirtualFree BOOL VirtualFree ( // адрес региона, который надо освободить LPVOID
10. Функции API для работы ВП: VirtualFree dwSize – размер, если мы будем использовать тип освобождения, как
11. Функции API для работы ВП: VirtualFreeEx BOOL VirtualFreeEx ( // дескриптор процесса HANDLE hProcess, // адрес
12. Функции API для работы ВП: VirtualProtect и VirtualProtectEx Для изменения атрибутов защиты регионов используются функции VirtualProtect
13. Функции API для работы ВП: VirtualProtect и VirtualProtectEx BOOL VirtualProtect ( // адрес региона для установки
14. Функции API для работы ВП: VirtualLock и VirtualUnlock Функция VirtualLock() позволят предотвратить запись памяти на диск.
15. Функции API для работы ВП: VirtualQuery и VirtualQueryEx Функции VirtualQuery и VirtualQueryEx позволяют определить статус указанного
16. Функции API для работы виртуальной памятью Процессу не разрешается блокировать более 30 страниц. Для настройки рабочего
17. Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSize BOOL SetProcessWorkingSetSize ( // дескриптор процесса HANDLE hProcess, //
18. Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSize Если и dwMinimumWorkingSetSize и dwMaximumWorkingSetSize имеют значение – (минус)
19. Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSize Дескриптор процесса должен иметь права доступа PROCESS_SET_QUOTA. Если значения
20. Получение справочной информации по ВП процесса GetProcessWorkingSetSize – получение текущих значений минимального и максимального размера рабочего
21. Архитектура памяти в Win32 API Организация «динамической» виртуальной памяти
22. «Кучи» (heaps) Кучи (heaps) – это динамически распределяемые области данных. При порождении процесса ему предоставляется куча
23. Функции создания и использования «куч» HANDLE GetProcessHeap (VOID ) – для получения дескриптора кучи по умолчанию;
24. Создание дополнительных «куч» для повышения эффективности управления памятью; для уменьшения рабочего множества процесса ; для повышения
25. Повышение эффективности управления памятью В системах со страничной организацией отсутствует проблема фрагментации физической памяти. Однако существует
26. Уменьшение рабочего множества процесса В соответствии с принципом локальности, работа с разными структурами, чаще всего, происходит
27. Создание и уничтожение «кучи» HANDLE HeapCreate ( DWORD dwFlags, DWORD dwInitialSize, DWORD dwMaximumSize ); BOOL HeapDestroy
28. Создание «кучи» - dwFlags HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS – указывает системе на то, что в случае возникновения ошибки необходимо
29. Дополнительные возможности по управлению «кучами» UINT HeapCompact (HANDLE hHeap, DWORD fdwFlags); BOOL HeapLock (HANDLE hHeap); BOOL
30. Архитектура памяти в Win32 API Файлы, проецируемые в память
31. Проецируемые файлы “Как и виртуальная память, проецируемые файлы позволяют резервировать регион адресного пространства и передавать ему
32. Проецируемые файлы Файлы, проецируемые (отображаемые) в память, - это один из самых замечательных сервисов, которые Win32
33. Применение проецируемых файлов Для запуска исполняемых файлов (EXE) и динамически связываемых библиотек (DLL). Для работы с
34. Запуск процесса Создать виртуальное адресное пространство процесса (размером 4Gb). Резервировать в ВАП регион размером, достаточным для
35. Запуск EXE-файлов и DLL-библиотек
36. Одновременное использование одной области данных двумя процессами
37. Файлы данных, проецируемые в память Проецирование файла данных в память: Создается объект ядра “файл”. Для создания
38. Обеспечение когерентности Если один процесс меняет разделяемую область данных, то она меняется и для другого процесса.
39. Создание объекта «проецируемый файл» HANDLE CreateFileMapping ( // дескриптор файла HANDLE hFile, // атрибуты защиты объекта
40. Открытие объекта «проецируемый файл» HANDLE OpenFileMapping ( // режим доступа DWORD dwDesiredAccess, // флажок наследования BOOL
41. Функция проецирования области LPVOID MapViewOfFile ( // дескриптор объекта проецируемый файл HANDLE hFileMappingObject, // режим доступа
42. Функция проецирования области по определенному адресу LPVOID MapViewOfFileEx ( // дескриптор отображаемого объекта HANDLE hFileMappingObject, //
43. Параметр dwDesiredAccess Параметр dwDesiredAccess определяет требуемый режим доступа для страниц ВП, используемых для отображения: FILE_MAP_WRITE –
44. Функция отмены проецирования области BOOL UnmapViewOfFile ( // начальный адрес LPCVOID lpBaseAddress );
45. Создание и использование проецируемых файлов Общий механизм таков: один процесс создает объект “проецируемый файл” с помощью
46. Взаимодействие процессов через общую область данных Для обеспечения когерентности процессы должны работать с одним объектом “проецируемый
47. Использование файла подкачки Общая область данных может быть создана не только путем проецирования файла, но и
48. Пример работы с проецированным файлом HANDLE hFile, hFileMapping; PVOID pMassive; hFile = CreateFile( “File Name”, ...
49. Архитектура памяти в Win32 API Доступ к ВП другого процесса
50. Доступ к ВП другого процесса Мы говорили о том, что менеджер ВП изолирует ВАП процессов для
51. Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory ReadProcessMemory – читает данные из области памяти в заданном процессе. WriteProcessMemory –
52. Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory BOOL WriteProcessMemory ( HANDLE hProcess, LPVOID lpBaseAddress, LPCVOID lpBuffer, SIZE_T nSize, SIZE_T*
53. Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory BOOL ReadProcessMemory( HANDLE hProcess, LPCVOID lpBaseAddress, LPVOID lpBuffer, SIZE_T nSize, SIZE_T* lpNumberOfBytesRead
54. Архитектура памяти в Win32 API Локальная память потока (TLS)
55. Локальная память потока (TLS) Для решения ситуаций, когда есть данные, которые должны быть связаны индивидуально с
56. Назначение TLS Например, пусть процесс владеет некоторым массивом. Каждый элемент массива вместе с его содержимым соответствует
57. Виды TLS динамическая TLS: размер ячейки локальных данных – 4 байт количество локальных данных – ограничено
58. Динамическая TLS Каждому потоку выделяется определенное количество ячеек размером 4 байта. Количество ячеек зависит от версии
59. Функции для работы с динамической TLS: TlsAlloc Итак, чтобы получить 4-х байтную ячейку, мы вызываем функцию
60. Функции для работы с динамической TLS: TlsSetValue и TlsGetValue BOOL TlsSetValue( // TLS index to set
61. Функции для работы с динамической TLS: TlsSetValue и TlsGetValue Функция TlsSetValue устанавливает значение в ячейке с
62. Статическая TLS Статическая локальная память позволяет хранить данные любого фиксированного размера. Статическая локальная память потока опирается
63. Статическая TLS Так, компилятор Microsoft VC++ позволяет использовать следующий синтаксис для создания переменной специфичной для потока:
64. Объявление переменной в статической TLS Переменная, указываемая за __declspec(thread), должна быть либо глобальной, либо статической внутри
66. Скачать презентацию

Слайд 2

Работа приложений с виртуальной памятью
Резервирование и выделение памяти производится блоками.

Начальный адрес блока должен быть выровнен на границу 64K (округляется вниз), а размер кратен размеру страницы (округляется вверх). При выделении память обнуляется.
Блок адресов в адресном пространстве процесса может находиться в одном из трех состояний:
Выделен (committed) – блоку адресов назначена физическая память либо часть файла подкачки.
Зарезервирован (reserved) – блок адресов помечен как занятый, но физическая память не распределена.
Свободен (free) – блок адресов не выделен и не зарезервирован.

Слайд 3

Функции API для работы виртуальной памятью
VirtualAlloc
VirtualAllocEx
VirtualFree
VirtualFreeEx
VirtualLock
VirtualUnlock
VirtualProtect
VirtualProtectEx

Слайд 4

Функции API для работы виртуальной памятью
Для резервирования региона памяти в адресном

пространстве процесса или выделения ее используется функция VirtualAlloc, а для освобождения – функция VirtualFree. Для работы в адресном пространстве произвольного процесса необходимо использовать функции VirtualAllocEx и VirtualFreeEx.
Выделенные страницы можно заблокировать в памяти, т.е. запретить их вытеснение в файл подкачки. Для этих целей служит пара функций VirtualLock и VirtualUnlock. Процессу не разрешается блокировать более 30 страниц.
Для изменения атрибутов защиты регионов используются функции VirtualProtect и VirtualProtectEx. Причем, первая позволяет изменять атрибуты защиты в адресном пространстве текущего процесса, а вторая – произвольного.

Слайд 5

Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc
LPVOID VirtualAlloc (
// адрес, по

которому надо зарезервировать
// или выделить память
LPVOID lpAddress,
// размер выделяемого региона
DWORD dwSize,
// тип распределения памяти
DWORD flAllocationType,
// тип защиты доступа
DWORD flProtect
);

Слайд 6

Функции API для работы с ВП: VirtualAllocEx
LPVOID VirtualAllocEx (
// дескриптор процесса
HANDLE

hProcess,
// адрес, по которому надо зарезервировать
// или выделить память
LPVOID lpAddress,
// размер выделяемого региона
DWORD dwSize,
// тип распределения памяти
DWORD flAllocationType,
// тип защиты доступа
DWORD flProtect
);

Слайд 7

Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc
Параметр flAllocationType может принимать

следующие значения:
MEM_RESERVE - резервирует блок адресов без выделения памяти;
MEM_COMMIT - отображает ранее зарезервированный блок адресов на физическую память или файл подкачки, выделяя при этом память. Может комбинироваться с флагом MEM_RESERVE для одновременного резервирования и выделения;
MEM_TOP_DOWN - выделяет память по наибольшему возможному адресу. Имеет смысл только при lpAddress = NULL. В Windows 95 игнорируется.
MEM_DECOMMIT - освободить выделенную память;
MEM_RELEASE - освободить зарезервированный регион. При использовании этого флага параметр dwSize должен быть равен нулю.

Слайд 8

Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc
Параметр flProtect - тип защиты

доступа выделяемого региона:
PAGE_READONLY - допускается только чтение;
PAGE_READWRITE - допускается чтение и запись;
PAGE_EXECUTE - допускается только выполнение;
PAGE_EXECUTE_READ - допускается исполнение и чтение;
PAGE_EXECUTE_READWRITE - допускается выполнение, чтение и запись;
PAGE_GUARD - дополнительный флаг защиты, который комбинируется с другими флагами. При первом обращении к странице этот флаг сбрасывается и возникает исключение STATUS_GUARD_PAGE. Этот флаг используется для контроля размеров стека с возможностью его динамического расширения;
PAGE_NOCACHE - запрещает кэширование страниц. Может быть полезен при разработке драйверов устройств (например, данные в видеобуфер должны переписываться сразу, без кэширования).

Слайд 9

Функции API для работы ВП: VirtualFree
BOOL VirtualFree (
// адрес региона, который надо

освободить
LPVOID lpAddress,
// размер освобождаемого региона
DWORD dwSize,
// тип освобождения
DWORD dwFreeType
);

Слайд 10

Функции API для работы ВП: VirtualFree
dwSize – размер, если мы будем использовать

тип освобождения, как MEM_RELEASE, то размер должен быть установлен в 0.
dwFreeType – будет определять какая операция произойдет с памятью:
MEM_RELEASE – освобождена;
MEM_DECOMMIT – зарезервирована, но не используется.
При успешном выполнении функция вернет TRUE в случае успеха и FALSE - в случае неудачи.

Слайд 11

Функции API для работы ВП: VirtualFreeEx
BOOL VirtualFreeEx (
// дескриптор процесса
HANDLE hProcess,
// адрес

региона, который надо освободить
LPVOID lpAddress,
// размер освобождаемого региона
DWORD dwSize,
// тип освобождения
DWORD dwFreeType
);

Слайд 12

Функции API для работы ВП: VirtualProtect и VirtualProtectEx
Для изменения атрибутов защиты

регионов используются функции VirtualProtect и VirtualProtectEx.
VirtualProtect позволяет изменять атрибуты защиты в адресном пространстве текущего процесса.
VirtualProtectEx позволяет изменять атрибуты защиты в адресном пространстве произвольного процесса.

Слайд 13

Функции API для работы ВП: VirtualProtect и VirtualProtectEx
BOOL VirtualProtect ( // адрес региона

для установки флага
LPVOID lpAddress, // размер региона
DWORD dwSize, // флаг DWORD flNewProtect,
// адрес для сохранения старых флагов PDWORD lpflOldProtect
);

Слайд 14

Функции API для работы ВП: VirtualLock и VirtualUnlock
Функция VirtualLock() позволят предотвратить запись

памяти на диск.
BOOL VirtualLock ( LPVOID lpAddress, // адрес начала памяти SIZE_T dwSize // количество байтов );
Если фиксация больше не нужна, то ее можно убрать функцией VirtualUnlock().
BOOL VirtualUnlock ( LPVOID lpAddress, // адрес начала памяти SIZE_T dwSize // количество байтов );
При успешном выполнении обе функции возвращают ненулевое значение.

Слайд 15

Функции API для работы ВП: VirtualQuery и VirtualQueryEx
Функции VirtualQuery и VirtualQueryEx позволяют

определить статус указанного региона адресов.

Слайд 16

Функции API для работы виртуальной памятью
Процессу не разрешается блокировать более 30

страниц.
Для настройки рабочего множества процесса может использоваться и функция SetProcessWorkingSetSize, которая может снять это ограничение.
SetProcessWorkingSetSize позволяет задать для процесса минимальный и максимальный размер рабочего множества процесса.

Слайд 17

Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSize
BOOL SetProcessWorkingSetSize (
// дескриптор процесса
HANDLE

hProcess,
// мин. размер рабочего мн-ва процесса, в байтах
DWORD dwMinimumWorkingSetSize,
// макс. размер рабочего мн-ва процесса, в байтах
DWORD dwMaximumWorkingSetSize
);

Слайд 18

Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSize
Если и dwMinimumWorkingSetSize и dwMaximumWorkingSetSize

имеют значение – (минус) 1, функция временно урезает рабочее множество процесса до нуля. Это, по существу, выносит процесс за пределы физической оперативной памяти.
Аналогичный результат достигается с помощью функции EmptyWorkingSet.

Слайд 19

Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSize
Дескриптор процесса должен иметь права

доступа PROCESS_SET_QUOTA.
Если значения dwMinimumWorkingSetSize или dwMaximumWorkingSetSize больше, чем текущий размер рабочего множества памяти процесса, данный процесс должен иметь привилегию SE_INC_BASE_PRIORITY_NAME.

Слайд 20

Получение справочной информации по ВП процесса
GetProcessWorkingSetSize – получение текущих значений минимального

и максимального размера рабочего множества процесса.
GetProcessMemoryInfo – получение расширенной статистики по использованию ВП процесса, например:
количество страничных прерываний;
текущий и пиковый размер рабочего множества процесса;
текущее и пиковое использование файла подкачки.

Слайд 21

Архитектура памяти в Win32 API
Организация «динамической» виртуальной памяти

Слайд 22

«Кучи» (heaps)
Кучи (heaps) – это динамически распределяемые области данных.
При

порождении процесса ему предоставляется куча размером 1 Мбайт по умолчанию. Ее размер может изменяться параметром /HEAP при построении исполняемого модуля.
Функции библиотеки времени исполнения компилятора CRT (malloc(), free() и т. д.) используют возможности куч.

Слайд 23

Функции создания и использования «куч»
HANDLE GetProcessHeap (VOID ) – для получения

дескриптора кучи по умолчанию;
LPVOID HeapAlloc (HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, DWORD dwSize) – для выделения из кучи блока памяти заданного размера и возвращения указателя;
LPVOID HeapReAlloc (HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, LPVOID lpOldBlock, DWORD dwSize) – для изменения размера выделенного блока памяти с возможностью перемещения блока при необходимости;
BOOL HeapFree (HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, LPVOID lpMem) – для освобождения выделенного блока памяти кучи.

Слайд 24

Создание дополнительных «куч»
для повышения эффективности управления памятью;
для уменьшения рабочего множества процесса

;
для повышения эффективности работы многонитевых приложений;
для “защиты” друг от друга различных структур данных;
для быстрого освобождение всей памяти в куче.

Слайд 25

Повышение эффективности управления памятью
В системах со страничной организацией отсутствует проблема фрагментации

физической памяти. Однако существует проблема фрагментации адресного пространства. В 4Gb адресном пространстве эта проблема не актуальна, но она имеет значение в 1Mb куче.
Если элементы какой-либо структуры имеют один размер, а элементы другой структуры - другой размер, то полезно размещать эти структуры в разных кучах.

Слайд 26

Уменьшение рабочего множества процесса
В соответствии с принципом локальности, работа с разными

структурами, чаще всего, происходит не одновременно. Границы элементов разных структур не выровнены на границу страницы.
Обращение к элементам одной структуры вызывает подкачку всей страницы, а, значит и элементов другой структуры. Это увеличивает рабочее множество процесса.

Слайд 27

Создание и уничтожение «кучи»
HANDLE HeapCreate (
DWORD dwFlags,
DWORD dwInitialSize,
DWORD dwMaximumSize
);
BOOL

HeapDestroy ( HANDLE hHeap);

Слайд 28

Создание «кучи» - dwFlags
HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS – указывает системе на то, что в

случае возникновения ошибки необходимо генерировать исключительную ситуацию. Это будет происходить во всех случаях, когда функция должна была бы возвратить значение null.
HEAP_NO_SERIALIZE – указывает, что пока выполняется текущий вызов HeapAlloc, к куче не будут происходить обращения из других потоков (т.е. программист сам берет на себя исключение ситуаций одновременных обращений).
HEAP_ZERO_MEMORY – указывает, что выделяемая память должна инициализироваться нулями. В противном случае память не обязательно инициализируется нулями.

Слайд 29

Дополнительные возможности по управлению «кучами»
UINT HeapCompact (HANDLE hHeap, DWORD fdwFlags);
BOOL

HeapLock (HANDLE hHeap);
BOOL HeapUnlock (HANDLE hHeap);
BOOL HeapWalk (HANDLE hHeap, PPROCESS_HEAP_ENTRY pHeapEntry);

Слайд 30

Архитектура памяти в Win32 API
Файлы, проецируемые в память

Слайд 31

Проецируемые файлы
“Как и виртуальная память, проецируемые файлы позволяют резервировать регион адресного

пространства и передавать ему физическую память. Различие между этими механизмами состоит в том, что в последнем случае физическая память не выделяется из системного страничного файла, а берется из файла, уже находящегося на диске. Как только файл спроецирован в память, к нему можно обращаться так, как будто он в нее целиком загружен.”
(Джеффри Рихтер. Windows для профессионалов.)

Слайд 32

Проецируемые файлы
Файлы, проецируемые (отображаемые) в память, - это один из самых

замечательных сервисов, которые Win32 предоставляет программисту. Его существование стирает для программиста грань между оперативной и дисковой памятью. Действительно, с точки зрения классической теории кэш, оперативная память и дисковое пространство - это три вида памяти, отличающиеся скоростью доступа и размером. Но если заботу о перемещении данных между кэшем и ОП берут на себя процессор и ОС, то перемещение данных между ОП и диском обычно выполняет прикладной процесс с использованием функций read() и write().
Win32 действует иначе: ОС берет на себя заботу о перемещении страниц адресного пространства процесса, находящихся в файле подкачки, причем в качестве файла подкачки может быть использован любой файл. Иначе говоря, страницы ВП любого процесса могут быть помечены как выгруженные, а в качестве места, куда они выгружены, может быть указан файл. Теперь при обращении к такой странице VMM произведет ее загрузку, используя стандартный механизм свопинга. Это позволяет работать с произвольным файлом как с регионом памяти.

Слайд 33

Применение проецируемых файлов
Для запуска исполняемых файлов (EXE) и динамически связываемых библиотек

(DLL).
Для работы с файлами.
Для одновременного использования одной области данных двумя процессами.

Слайд 34

Запуск процесса
Создать виртуальное адресное пространство процесса (размером 4Gb).
Резервировать в ВАП регион

размером, достаточным для размещения исполняемого файла. Начальный адрес региона определяется в заголовке EXE-модуля. Обычно он равен 0x00400000.
Отобразить исполняемый файл на зарезервированное адресное пространство.
Таким же образом отобразить на ВАП процесса необходимые ему динамически связываемые библиотеки. Информация о необходимых библиотеках находится в заголовке EXE-модуля. Желательное расположение региона адресов описано внутри библиотеки.

Слайд 35

Запуск EXE-файлов и DLL-библиотек

Слайд 36

Одновременное использование одной области данных двумя процессами

Слайд 37

Файлы данных, проецируемые в память
Проецирование файла данных в память:
Создается объект

ядра “файл”. Для создания объекта “файл” используется функция CreateFile.
С помощью функции CreateFileMapping создается объект ядра “проецируемый файл”. При этом используется дескриптор файла, возвращенный функцией CreateFile.
Производится отображение объекта “проецируемый файл” или его части на адресное пространство процесса. Для этого применяется функция MapViewOfFile.
Завершение проецирования файла данных:
Выполняется открепление файла от адресного пространства процесса с помощью функции UnmapViewOfFile.
Выполняется уничтожение объектов “файл” и “проецируемый файл” с помощью функции CloseHandle.

Слайд 38

Обеспечение когерентности
Если один процесс меняет разделяемую область данных, то она меняется

и для другого процесса.
Операционная система обеспечивает когерентность разделяемой области данных для всех процессов. Но для обеспечения когерентности процессы должны работать с одним объектом “проецируемый файл”, а не с одним файлом.

Слайд 39

Создание объекта «проецируемый файл»
HANDLE CreateFileMapping (
// дескриптор файла
HANDLE hFile,
//

атрибуты защиты объекта
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpAttributes,
// атрибуты защиты
DWORD flProtect,
// старшее слово размера
DWORD dwMaximumSizeHigh,
// младшее слово размера
DWORD dwMaximumSizeLow,
// имя объекта
LPCTSTR lpName
);

Слайд 40

Открытие объекта «проецируемый файл»
HANDLE OpenFileMapping (
// режим доступа
DWORD dwDesiredAccess,

// флажок наследования
BOOL bInheritHandle,
// имя объекта
LPCTSTR lpName
);

Слайд 41

Функция проецирования области
LPVOID MapViewOfFile (
// дескриптор объекта проецируемый файл
HANDLE

hFileMappingObject,
// режим доступа
DWORD dwDesiredAccess,
// старшее DWORD смещения
DWORD dwFileOffsetHigh,
// младшее DWORD смещения
DWORD dwFileOffsetLow,
// число отображаемых байтов
SIZE_T dwNumberOfBytesToMap
);

Слайд 42

Функция проецирования области по определенному адресу
LPVOID MapViewOfFileEx (
// дескриптор отображаемого

объекта
HANDLE hFileMappingObject,
// режим доступа
DWORD dwDesiredAccess,
// старшее DWORD смещения
DWORD dwFileOffsetHigh,
// младшее DWORD смещения
DWORD dwFileOffsetLow,
// число отображаемых байтов
SIZE_T dwNumberOfBytesToMap,
// начальный адрес
LPVOID lpBaseAddress
);

Слайд 43

Параметр dwDesiredAccess
Параметр dwDesiredAccess определяет требуемый режим доступа для страниц ВП, используемых

для отображения:
FILE_MAP_WRITE – доступ к операциям чтения-записи, проецируемый файл должен быть создан с защитой PAGE_READWRITE.
FILE_MAP_READ – доступ только для чтения, проецируемый файл должен быть создан с защитой PAGE_READWRITE или PAGE_READONLY.
FILE_MAP_ALL_ACCESS – то же самое, что и FILE_MAP_WRITE .
FILE_MAP_COPY – копирование при доступе для записи, проецируемый файл должен создаваться с флажком защиты PAGE_WRITECOPY.
FILE_MAP_EXECUTE – доступ к исполнению кода из отображаемой памяти , проецируемый файл должен быть создан с доступом PAGE_EXECUTE_READWRITE или PAGE_EXECUTE_READ .

Слайд 44

Функция отмены проецирования области
BOOL UnmapViewOfFile (
// начальный адрес
LPCVOID

lpBaseAddress
);

Слайд 45

Создание и использование проецируемых файлов
Общий механизм таков: один процесс создает объект

“проецируемый файл” с помощью функции CreateFileMapping, передавая в параметре lpName имя объекта, которое является глобальным в системе.
Другой процесс открывает уже созданный объект “проецируемый файл” по глобальному имени.
Теперь два процесса могут совместно использовать объект “проецируемый файл”. При этом, при помощи функции MapViewOfFile каждый процесс проецирует этот объект на свое ВАП и используют эту часть адресного пространства как разделяемую область данных.

Слайд 46

Взаимодействие процессов через общую область данных
Для обеспечения когерентности процессы должны

работать с одним объектом “проецируемый файл”, а не с одним файлом.

Слайд 47

Использование файла подкачки
Общая область данных может быть создана не только путем

проецирования файла, но и путем проецирования части файла подкачки.
Для этого в функцию CreateFileMapping необходимо передать в качестве параметра не описатель ранее открытого файла, а -1. В этом случае необходимо задать размеры выделяемой области.

Слайд 48

Пример работы с проецированным файлом
HANDLE hFile, hFileMapping;
PVOID pMassive;
hFile =

CreateFile( “File Name”, ... );
hFileMapping = CreateFileMapping( hFile, ... );
CloseHandle( hFile ) ;
pMassive = MapViewOfFile( hFileMapping, ... );
//Здесь производится работа с массивом pMassive
UnmapViewOfFile( pMassive );

Слайд 49

Архитектура памяти в Win32 API
Доступ к ВП другого процесса

Слайд 50

Доступ к ВП другого процесса
Мы говорили о том, что менеджер ВП

изолирует ВАП процессов для защиты от несанкционированного доступа.
Для решения задачи обмена информацией между процессами следует использовать проецируемые файлы или другие специальные технологии, которые будут рассмотрены в разделе «Межпроцессное взаимодействие».
Однако есть еще один способ получить доступ к памяти другого процесса.

Слайд 51

Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory
ReadProcessMemory – читает данные из области памяти

в заданном процессе.
WriteProcessMemory – пишет данные области памяти в заданном процессе.
Пример для самостоятельной работы:
http://faceh0r.narod.ru/doc/GameTrainer.html

Слайд 52

Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory
BOOL WriteProcessMemory (
HANDLE hProcess,
LPVOID lpBaseAddress,
LPCVOID lpBuffer,

SIZE_T nSize,
SIZE_T* lpNumberOfBytesWritten
);

Слайд 53

Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory
BOOL ReadProcessMemory(
HANDLE hProcess,
LPCVOID lpBaseAddress,
LPVOID lpBuffer,

SIZE_T nSize,
SIZE_T* lpNumberOfBytesRead
);

Слайд 54

Архитектура памяти в Win32 API
Локальная память потока (TLS)

Слайд 55

Локальная память потока (TLS)
Для решения ситуаций, когда есть данные, которые должны

быть связаны индивидуально с каждым потоком, необходимо использовать механизм локальной памяти потока TLS (Thread Local Storage).
Поток имеет доступ лишь к своим TLS-переменным, и не может обратиться к TLS-переменным любого другого потока.

Слайд 56

Назначение TLS
Например, пусть процесс владеет некоторым массивом. Каждый элемент массива вместе

с его содержимым соответствует отдельному потоку. Откуда поток узнает, какой индекс в глобальном массиве его? Да, можно передать функции потока ThreadProc параметр в виде индекса. Тогда индекс будет храниться в локальной переменной.
Но представьте, что ThreadProc вызывает какую-то функцию потом еще одну, и так он может вызывать сотни функций с разными уровнями вложенности. Куда денется индекс, которым владеет поток?? Да, можно передавать индекс каждой функции параметром, но это очевидно будет сказываться на эффективности. Очевидным решением стало создание для потока локальной памяти– TLS.

Слайд 57

Виды TLS
динамическая TLS:
размер ячейки локальных данных – 4 байт
количество локальных данных

– ограничено
требует использования функций API
статическая TLS:
размер ячейки локальных данных – не ограничен
количество локальных данных – не ограничено
не требует использования функций API

Слайд 58

Динамическая TLS
Каждому потоку выделяется определенное количество ячеек размером 4 байта.
Количество

ячеек зависит от версии Windows, самое маленькое – это 64 ячейки для Windows 95, в ОС Windows 2000 и старше – 1088 ячеек.
Для работы с динамической TLS поток может использовать четыре функции –
TlsAlloc,
TlsGetValue,
TlsSetValue,
TlsFree.

Слайд 59

Функции для работы с динамической TLS: TlsAlloc
Итак, чтобы получить 4-х

байтную ячейку, мы вызываем функцию – TlsAlloc:
DWORD TlsAlloc (VOID).
Если ассоциированный массив ячеек полностью использован, возвращаемое значение будет равно TLS_OUT_OF_INDEXES, что сообщает об ошибке выделения ячейки.
Данная функция резервирует ячейку в локальной памяти потока и возвращает индекс этого DWORD’а. Далее этот индекс передают в функции TlsSetValue и TlsGetValue.

Слайд 60

Функции для работы с динамической TLS: TlsSetValue и TlsGetValue
BOOL TlsSetValue( //

TLS index to set value for
// value to be stored
DWORD dwTlsIndex, LPVOID lpvTlsValue ); LPVOID TlsGetValue( // TLS index to retrieve value
DWORD dwTlsIndex );

Слайд 61

Функции для работы с динамической TLS: TlsSetValue и TlsGetValue
Функция TlsSetValue устанавливает

значение в ячейке с данным индексом. Она принимает индекс возвращенный функцией TlsAlloc, а также значение для сохранения в ячейке с данным индексом. Функция возвращает 1 в случае успеха и 0 в противном случае. Для получения дополнительной информации в случае ошибки как обычно вызывайте функцую GetLastError.
Функция TlsGetValue соответственно возвращает значение указанное данным индексом. В случае ошибки возвращается 0. Чтобы различить нулевое значение в ячейке, с сигнализацией об ошибке вызывайте GetLastError. Если ошибки не было, то GetLastError вернет NO_ERROR.

Слайд 62

Статическая TLS
Статическая локальная память позволяет хранить данные любого фиксированного размера.
Статическая локальная

память потока опирается на механизмы загрузчика и свои собственные структуры.
Статическая локальная память для потока не использует API функций.
Компиляторы высокоуровневых языков предоставляют специальный синтаксис для работы со статической TLS.
В программах на ассемблере статическую TLS придется реализовывать ее вручную.

Слайд 63

Статическая TLS
Так, компилятор Microsoft VC++ позволяет использовать следующий синтаксис для создания

переменной специфичной для потока:
Цитата:
__declspec(thread) int tls_i = 1;
Этим кодом создается переменная tls_i локальная для потока, которая инициализируется значением 1. Переменная может быть любого типа.

Слайд 64

Объявление переменной в статической TLS
Переменная, указываемая за __declspec(thread), должна быть либо

глобальной, либо статической внутри (или вне) функции.
Локальную переменную с модификатором __declspec(thread) объявить нельзя.

Архитектура памяти в Win32 API Организация «статической» виртуальной памяти

Содержание

Работа приложений с виртуальной памятью Резервирование и выделение памяти производится блоками.

Функции API для работы виртуальной памятьюVirtualAllocVirtualAllocExVirtualFreeVirtualFreeExVirtualLockVirtualUnlockVirtualProtectVirtualProtectEx

Функции API для работы виртуальной памятьюДля резервирования региона памяти в адресном

Функции API для работы с ВП: VirtualAllocLPVOID VirtualAlloc (// адрес, по

Функции API для работы с ВП: VirtualAllocExLPVOID VirtualAllocEx (// дескриптор процессаHANDLE

Функции API для работы с ВП: VirtualAlloc Параметр flAllocationType может принимать

Функции API для работы с ВП: VirtualAllocПараметр flProtect - тип защиты

Функции API для работы ВП: VirtualFreeBOOL VirtualFree (// адрес региона, который надо

Функции API для работы ВП: VirtualFreedwSize – размер, если мы будем использовать

Функции API для работы ВП: VirtualFreeExBOOL VirtualFreeEx (// дескриптор процессаHANDLE hProcess,// адрес

Функции API для работы ВП: VirtualProtect и VirtualProtectEx Для изменения атрибутов защиты

Функции API для работы ВП: VirtualProtect и VirtualProtectExBOOL VirtualProtect ( // адрес региона

Функции API для работы ВП: VirtualLock и VirtualUnlockФункция VirtualLock() позволят предотвратить запись

Функции API для работы ВП: VirtualQuery и VirtualQueryExФункции VirtualQuery и VirtualQueryEx позволяют

Функции API для работы виртуальной памятьюПроцессу не разрешается блокировать более 30

Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSizeBOOL SetProcessWorkingSetSize (// дескриптор процессаHANDLE

Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSizeЕсли и dwMinimumWorkingSetSize и dwMaximumWorkingSetSize

Функции API для работы с ВП: SetProcessWorkingSetSizeДескриптор процесса должен иметь права

Получение справочной информации по ВП процессаGetProcessWorkingSetSize – получение текущих значений минимального

Архитектура памяти в Win32 APIОрганизация «динамической» виртуальной памяти

«Кучи» (heaps) Кучи (heaps) – это динамически распределяемые области данных. При

Функции создания и использования «куч»HANDLE GetProcessHeap (VOID ) – для получения

Создание дополнительных «куч»для повышения эффективности управления памятью;для уменьшения рабочего множества процесса

Повышение эффективности управления памятьюВ системах со страничной организацией отсутствует проблема фрагментации

Уменьшение рабочего множества процессаВ соответствии с принципом локальности, работа с разными

Создание и уничтожение «кучи»HANDLE HeapCreate ( DWORD dwFlags, DWORD dwInitialSize, DWORD dwMaximumSize);BOOL

Создание «кучи» - dwFlagsHEAP_GENERATE_EXCEPTIONS – указывает системе на то, что в

Дополнительные возможности по управлению «кучами»UINT HeapCompact (HANDLE hHeap, DWORD fdwFlags); BOOL

Архитектура памяти в Win32 APIФайлы, проецируемые в память

Проецируемые файлы“Как и виртуальная память, проецируемые файлы позволяют резервировать регион адресного

Проецируемые файлыФайлы, проецируемые (отображаемые) в память, - это один из самых

Применение проецируемых файловДля запуска исполняемых файлов (EXE) и динамически связываемых библиотек

Запуск процессаСоздать виртуальное адресное пространство процесса (размером 4Gb).Резервировать в ВАП регион

Запуск EXE-файлов и DLL-библиотек

Одновременное использование одной области данных двумя процессами

Файлы данных, проецируемые в память Проецирование файла данных в память:Создается объект

Обеспечение когерентностиЕсли один процесс меняет разделяемую область данных, то она меняется

Создание объекта «проецируемый файл»HANDLE CreateFileMapping ( // дескриптор файла HANDLE hFile, //

Открытие объекта «проецируемый файл»HANDLE OpenFileMapping ( // режим доступа DWORD dwDesiredAccess,

Функция проецирования области LPVOID MapViewOfFile ( // дескриптор объекта проецируемый файл HANDLE

Функция проецирования области по определенному адресуLPVOID MapViewOfFileEx ( // дескриптор отображаемого

Параметр dwDesiredAccessПараметр dwDesiredAccess определяет требуемый режим доступа для страниц ВП, используемых

Функция отмены проецирования областиBOOL UnmapViewOfFile ( // начальный адрес LPCVOID

Создание и использование проецируемых файловОбщий механизм таков: один процесс создает объект

Взаимодействие процессов через общую область данных Для обеспечения когерентности процессы должны

Использование файла подкачкиОбщая область данных может быть создана не только путем

Пример работы с проецированным файломHANDLE hFile, hFileMapping; PVOID pMassive; hFile =

Архитектура памяти в Win32 APIДоступ к ВП другого процесса

Доступ к ВП другого процессаМы говорили о том, что менеджер ВП

Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemory ReadProcessMemory – читает данные из области памяти

Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemoryBOOL WriteProcessMemory ( HANDLE hProcess, LPVOID lpBaseAddress, LPCVOID lpBuffer,

Функции ReadProcessMemory и WriteProcessMemoryBOOL ReadProcessMemory( HANDLE hProcess, LPCVOID lpBaseAddress, LPVOID lpBuffer,

Архитектура памяти в Win32 APIЛокальная память потока (TLS)

Локальная память потока (TLS)Для решения ситуаций, когда есть данные, которые должны

Назначение TLSНапример, пусть процесс владеет некоторым массивом. Каждый элемент массива вместе

Виды TLSдинамическая TLS:размер ячейки локальных данных – 4 байтколичество локальных данных

Динамическая TLSКаждому потоку выделяется определенное количество ячеек размером 4 байта. Количество

Функции для работы с динамической TLS: TlsAlloc Итак, чтобы получить 4-х

Функции для работы с динамической TLS: TlsSetValue и TlsGetValue BOOL TlsSetValue( //

Функции для работы с динамической TLS: TlsSetValue и TlsGetValueФункция TlsSetValue устанавливает

Статическая TLSСтатическая локальная память позволяет хранить данные любого фиксированного размера.Статическая локальная

Статическая TLSТак, компилятор Microsoft VC++ позволяет использовать следующий синтаксис для создания

Объявление переменной в статической TLSПеременная, указываемая за __declspec(thread), должна быть либо

Похожие презентации