个人认识的windows启动过程。。。

因为最近要用到这些，发出来求各位验证下，希望多多指教。。。网上资料的个人理解版。请莫笑。

我把windows启动看成三部分，windows引导过程、内核加载过程、用户登录会话建立过程。

一：windows引导过程

    当机箱接通电源，首先得到控制的是BIOS代码。其中的功能主要有两个：一是执行必要的硬件检测工作，二是允许用户通过一些功能键来配置当前系统的硬件设置（BIOS设置）。。。


完成这两个功能之后，BIOS将控制权交给硬盘主引导记录（MBR），MBR是由windows安装程序在安装windows的时候填充的，里面的代码被成为引导代码。引导代码主要完成的功能是检索分区以得到引导分区，然后将引导分区的第一个扇区读入内存。。。。、

之后，MBR将控制权交与引导扇区。

引导扇区的主要职责是给windows提供有关该硬盘上卷的结构与文件系统格式方面的信息，并且在当前卷的根目录中，读入windows的加载程序，即ntldr文件。这两个功能就要求了引导扇区必须具备能够识别文件系统和读取文件的全部代码。为了摆脱引导扇区盘块的限制，微软的做法是，使引导扇区的内容去加载其它扇区的程序来完成该操作，在这里，引导扇区就相当于一个loader.

在将ntldr加载入内存后，引导扇区将控制权交给ntldr的入口点

在ntldr之前，系统是工作在dos实模式之下，而windows必须工作在保护模式。为了引导windows的启动，ntldr首要的工作就是做好实模式和保护模式的切换。
ntldr分两个部分组成。第一部分为实模式代码，另一部分为windows可执行文件代码，其中第二部分也叫做os loader。

在引导扇区交控制权给ntldr之后，首先得到控制权的是实模式代码它完成实模式下设备的初始化，为切换到保护模式做好环境的准备之后，便通知处理器将环境切换为保护模式，然后交控制权与os loader。

由于刚刚进入保护模式，虚拟地址转移机制尚未开启，所以os loader首先要把物理内存管理起来，用一个内存描述符数组把每一段内存的大小和用途全都记录下来，然后构建页目录，页表，再设置好也目录寄存器，最后打开页面映射机制。在这个过程中，有些初始化必须在实模式下进行，所以os loader有时候会进行实模式和保护模式的切换。

os loader随后就在引导分区的根目录下面读入boot.ini文件，然后，清楚屏幕，并检查根目录下有没有hiberfil.sys文件。这个文件是休眠标志。如果这个文件存在，则说明这次计算机启动是一次休眠唤醒的过程，这个时候，os loader会交控制权给系统唤醒代码。

如果hiberfil.sys不存在，则os loader则解析boot.ini的引导选项来显示引导选择菜单（如果只有一项菜单便跳过显示）。

注：解释一下boot.ini文件。

[boot loader]
timeout=3
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /noexecute=optin /fastdetect

格式分两部分，boot loader（引导加载），Operating Systems(操作系统）。
timeout：系统选择菜单的等待时间，default为默认操作系统
Multi 表示一个非SCSI硬盘设备或一个由SCSI BIOS访问的SCSI硬盘，此处也可以为SCSI，表示一个SCSI BIOS禁止的SCSI硬盘，后面跟的数字表示操作系统的系统根目录所在分区所在的硬盘所在的磁盘控制器在同一磁盘控制器上的序号。
disk：对于SCSI硬盘，y表示操作系统的系统根目录所在分区所在的硬盘在同一磁盘控制器上的硬盘序号。对于multi，disk的值恒为0；
rdisk：表示磁盘的序列号。
Partition：表示分区序号。
（boot.ini的资料出自百度百科）。

当用户选择所要登录的操作系统之后，os loader加载执行NTDETECT.COM，这是16位程序，主要功能是利用操作系统的BIOS来查询系统的基本设备和配置信息。这些信息在注册表初始化之后会放在HKLM\HARD WARE\DESCRIPTION中。

等待NTDETECT.COM执行完毕，os loader开始加载内核模块映像文件，默认为ntoskrnl.exe。以及HAL映像文件（HAL.DLL）。然后在加载服务启动中标记为SERVICE_BOOT_START启动的设备驱动，以及文件系统驱动程序。到这里位置，引导操作系统所需要的前提才算全部被加载，同是OS LOADER构造参数块LOADER_PARAMETER_BLOCK。该参数块定义如下：

typedef struct _LOADER_PARAMETER_BLOCK {
    LIST_ENTRY LoadOrderListHead;
    LIST_ENTRY MemoryDescriptorListHead;
    LIST_ENTRY BootDriverListHead;
    ULONG_PTR KernelStack;
    ULONG_PTR Prcb;
    ULONG_PTR Process;
    ULONG_PTR Thread;
    ULONG RegistryLength;
    PVOID RegistryBase;
    PCONFIGURATION_COMPONENT_DATA ConfigurationRoot;
    PCHAR ArcBootDeviceName;
    PCHAR ArcHalDeviceName;
    PCHAR NtBootPathName;
    PCHAR NtHalPathName;
    PCHAR LoadOptions;
    PNLS_DATA_BLOCK NlsData;
    PARC_DISK_INFORMATION ArcDiskInformation;
    PVOID OemFontFile;
    struct _SETUP_LOADER_BLOCK *SetupLoaderBlock;
    PLOADER_PARAMETER_EXTENSION Extension;

    union {
        I386_LOADER_BLOCK I386;
        // ALPHA_LOADER_BLOCK Alpha;
        // IA64_LOADER_BLOCK Ia64;
    } u;


} LOADER_PARAMETER_BLOCK, *PLOADER_PARAMETER_BLOCK;

该参数块一般是由OS LOADER填充，剩下的由内核初始化的时候填充。（哪些是由OS LOADER填充，那些是由内核初始化填充？？？）

到此为止，ntldr任务完成，交出控制权给内核模块的出口函数：kiSystemStartup。

windows引导过程结束，内核初始化开始。


二：内核初始化

ntldr交控制权于ntoskrnl.exe。内核初始化开始。

ntoskrnl的入口函数为kiSystemStartup。由于模块间耦合的关系，内核初始化没有办法线性执行。而是将过程分为两个阶段。阶段0和阶段1，启动模块靠着一个标识位来确定当前启动是处于阶段0还是阶段1。

阶段0：初始化阶段1要用到的数据，在该阶段，中断被禁止。kiSystemStartup首先初始化处理器状态。包括IDT、TSS、PCR、然后调用HalInitializeProcess为当前处理器初始化其HAL中的PCR和处理器间中断向量，接着调用kiinitialineKernel初始化内核，完成之后即变为空闲。在阶段0初始化的时候，进程管理器PCR创建一个进程对象idle，创建system.exe进程。

kiInitializeKernel返回后，kiSystemStartup启动中断。开始允许新线程的创建。

到此时，阶段0启动完毕。阶段1开始启动。初始化函数phase1Initialization，间接调用KeStartAllProcess启动其它的处理器。其它的处理器启动的过程和主处理器相似，但少了很多初始化的过程。

在阶段1的初始化过程中，在屏幕上开始显示windows图标和进度。

过程如下：

1、设置标识为1，表示阶段1开始。
2、HalInitSystem，执行HAL的阶段1初始化。
3、初始化图形引导驱动。
4、调用PoInitSystem完成电源初始化。
5、调用HalQueryRealTimeCloce,完成时间的初始化；
  调用keSetSystemTime设置时间。
6、SeStartAllProcessers，启动所有的处理器。
7、完成阶段1初始化。
8、进度10%
9、创建\SystemRoot符号链接，完成内存管理器初始化。
10、加载国家语言支持，初始化缓存管理器，初始化配置管理器，初始化注册表编辑器，初始化内核预读器。
11、进度15%
12、初始化文件系统支持库。初始化调试器(kdcom.dll），初始化即插即用设备。
13、进度20%
14、初始化LPC子系统，初始化执行本地组件。
15、进度25%
16、调用IoInitSystem函数来初始化I/O子系统。初始化I/O子系统中的状态变量，创建驱动程序对象和设备对象。加载“引导-启动”类型驱动。加载“系统-启动”类型驱动。
17、进度75%。
18、内核模块标记为可分页。
19、进度80%
20、电源管理器，设备管理器完全初始化。
21、进度85%
22、完全引用监视器初始化（SRM），创建安全引用监视器的命令服务线程，该线程创建一个“引用监视器命令端口”的LPC端口，接受lsass.exe进程传来的安全服务命令。
23、进度90%
24、创建会话管理器（smss.exe）进程。
25、进度100%。
26、启动ZwWaitForSigltObject等待smss.exe进程五秒钟，五秒钟内smss退出则系统崩溃。(注意：会话管理器虽然为系统进程，但是在系统中并没有做内核守护，平时结束了smss.exe，是不会引起系统崩溃的，原因就在这里。)


内核初始化完毕。用户登录会话开始。


三：用户登录会话建立

smss.exe获得控制权，用户登录会话开始。

首先，初始化注册表内容。（内核启动阶段1仅仅启动了注册表管理器和system储巢）。。

smss.exe要启动的东西在注册表中的位置：

HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager

主要键值按启动顺序排列介绍如下：

BootExecute  运行在启动时执行的程序。自动校验程序。

FileRenameOperation  启动时文件删除重命名。

\KnownDlls  打开已知dll（系统，全局共享）

\Memory Management\PagingFiles  创建页面文件，也就是虚拟内存。

Environment  全局环境变量。

\SabSystems\kmode  windows子系统的内核模块。

\subSystems\Windows  启动windows子系统进程(csrss.exe）

创建LPC端口对象为启动lsass做好准备。

启动winlogon.exe,初始化登录窗体和默认桌面。

内核ZwWaitForSigleObject来等待winlogon.exe和csrss.exe进程，有一个结束则系统崩溃。

启动Services.exe，启动自启动的服务和设备。

启动本地权威子系统lsass.exe进程，建立LPC连接。

Winlogon获得用户名和口令后，首先调用lsass.exe的lsaLookupAuthenticationPackage函数以获得认证包，然后由lsass来验证。

Winlogon检查UseInit的值，启动进程（默认为UseInit.exe）。

UserInit.exe检查Shell的值(默认为explore.exe），启动explore。

UserInit退出。

启动Run键值下，自启动文件夹下的启动项。windows启动完成。。。