Контрольные вопросы

1. С помощью какой функции можно получить информации о версии ОС?

2. Как получить информации о логическом диске?

3. С помощью какого объекта Delphi возможен программный доступ к реестру?

4. Как получить информацию о системных каталогах Windows?

5. Поясните различие между ассемблерными командами SUB и SBB.

2. Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ

2.1.Цель работы

Целью работы является изучение основных функций ядра Kernel32.dll для работы с виртуальной памятью. Рассматриваемые в данной лабораторной работе функции позволяют:

• получить информацию о состоянии системной памяти и виртуального адресного пространства любого процесса;

• напрямую резервировать регион адресного пространства;

• передавать зарезервированному региону физическую память;

• освобождать регионы адресного пространства;

• изменять атрибуты защиты страниц виртуальной памяти.

2.2. Теоретическое введение

2.2.1. Процедуры и функции для работы с виртуальной памятью

Процедура GetSystemInfo – получение системной информации.

Процедура имеет следующий вид:

procedure GetSystemInfo(var lpSystemInfo: TSystemInfo); stdcall;

При вызовы данная процедура работает со структурой SYSTEM_INFO

Структура SYSTEM_INFO имеет следующий вид

_SYSTEM_INFO = record

case Integer of

0: (

dwOemId: DWORD);

1: ( wProcessorArchitecture: Word; wReserved: Word;

dwPageSize: DWORD; lpMinimumApplicationAddress: Pointer;

lpMaximumApplicationAddress: Pointer;

dwActiveProcessorMask: DWORD; dwNumberOfProcessors: DWORD;

dwProcessorType: DWORD; dwAllocationGranularity: DWORD;

wProcessorLevel: Word; wProcessorRevision: Word);

end;

Описание полей структуры SYSTEM_INFO приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Описание полей структуры SYSTEM_INFO

Наименование поля	Описание
1	2
wProcessorArchitecture	Используется начиная с Windows 2000; сообщает тип архитектуры процессора, например, Intel 386, 486 или Pentium
wReserved	Зарезервировано, пока не используется
dwPageSize	Размер страницы памяти. На процессорах x86 это значение равно 4096, а на процессорах Alpha – 8192 байта.
1	2
lpMinimumApplicationAddress	Минимальный адрес памяти доступного адресного пространства. В Windows 98 это значение равно – 4 194 304 (или 0х 00400000), поскольку нижние 4 Мб адресного пространства каждого процесса недоступны. В Windows 2000 и выше это значение равно 65 536 (или 0х00010000), так как в этой системе резервируются только первые 64 Кб адресного пространства каждого процесса.
lpMaximumApplicationAddress	Максимальный адрес памяти доступного адресного пространства, отведенного в «лмчное пользование» каждому процессу. В Windows 98 этот адрес равен – 2 147 483 647 (или 0х7FFFFFFF), так как верхние 2 Гб занимают общие файлы, проецируемые в память и разделяемый код операционной системы. В Windows 2000 и выше этот адрес соответствует началу раздела для кода и данных режима ядра за вычетом 64 Кб.
dwActiveProcessorMask	Битовая маска, которая сообщает, какие процессоры активны
dwNumberOfProcessors	Число процессоров в компьютере
dwProcessorType	Используется только в Windows 98; сообщает тип процессора, например, Intel 386, 486 или Pentium
dwAllocationGranularity	Гранулярность резервирования регионов адресного пространства. В настоящий момент равно 64Кб для всех платформ Windows.

Продолжение таблицы 2.1

1	2
wProcessorLevel	Используется только в Windows 2000 и выше. Сообщает дополнительные подробности об архитектуре процессора. Например, Intel Pentium Pro или Pentium II.
wProcessorRevision	Используется только в Windows 2000 и выше. Сообщает дополнительные подробности об уровне данной архитектуры процессора.

Процедура GlobalMemoryStatus – отслеживает текущее состояние памяти

Процедура имеет следующий вид:

procedure GlobalMemoryStatus(var lpBuffer: TMemoryStatus); stdcall;

Результат работы данной процедуры заносится в структуру MEMORYSTATUS, которая имеет следующий вид:

_MEMORYSTATUS = record

dwLength: DWORD; dwMemoryLoad: DWORD; dwTotalPhys: DWORD; dwAvailPhys: DWORD;

dwTotalPageFile: DWORD; dwAvailPageFile: DWORD; dwTotalVirtual: DWORD; dwAvailVirtual: DWORD;

end;

Описание полей структуры MEMORYSTATUS приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Описание полей структуры MEMORYSTATUS

Наименование поля	Описание
dwLength	Перед вызовом процедуры GlobalMemoryStatus в это поле надо записать размер структуры в байтах.
dwMemoryLoad	Примерная оценка занятости системы управления памятью. Это число может принимать значения в диапазоне от 0 до 100.
dwTotalPhys	Общий размер физической памяти в байтах
dwAvailPhys	Общее количество байт физической памяти, доступной для выделения.
dwTotalPageFile	Максимальное количество байтов, которое может содержаться в страничном файле на жестком диске.
dwAvailPageFile	Показывает количество байт памяти из страничного файла, которое может быть передано любому процессу.
dwTotalVirtual	Количество байт в адресном пространстве, принадлежащих «лично» данному процессу.
dwAvailVirtual	Суммарный размер всех свободных регионов в адресном пространстве вызывающего данную функцию процесса.

Функция VirtualQuery – вывод информации об участке памяти по заданному адресу.

Функция имеет следующий вид:

function VirtualQuery(lpAddress: Pointer; var lpBuffer: MemoryBasicInformation; dwLength: DWORD): DWORD; stdcall;

Параметры данной функции приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3 Параметры функции VirtualQuery

Наименование параметра	Описание
lpAddress	Адрес виртуально памяти, о котором следует получить информацию
lpBuffer	Адрес структуры MEMORY_BASIC_INFORMATION
dwLength	Размер структуры MEMORY_BASIC_INFORMATION

При вызове данная функция заполняет структуру MEMORY_BASIC_INFORMATION, которая состоит из следующих полей:

_MEMORY_BASIC_INFORMATION = record

BaseAddress : Pointer; AllocationBase : Pointer;

AllocationProtect : DWORD; RegionSize : DWORD;

State : DWORD; Protect : DWORD; Type : DWORD;

end;

Описание полей структуры MEMORY_BASIC_INFORMATION приведены в таблице 2.4.

Функция VirtualQuery возвращает количество байт, записываемых в структуру MEMORY_BASIC_INFORMATION.

Таблица 2.4 Описание полей структуры MEMORY_BASIC_INFORMATION

Наименование поля	Описание
1	2
BaseAddress	Сообщает то же значение, что и параметр lpAddress, но округленное до ближайшего меньшего адреса, кратного размеру страницы
AllocationBase	Идентифицирует базовый адрес региона, включающего в себя адрес, указанный в параметре lpAddress
AllocationProtect	Идентифицирует атрибут защиты, присвоенный региону при его резервировании
RegionSize	Сообщает суммарный размер (в байтах) группы страниц, которые начинаются с базового адреса BaseAddress и имеют те же атрибуты защиты, состояние и тип, что и страница, расположенная по адресу, указанному в параметре lpAddress

Продолжение таблицы 2.4

1	2
State	Сообщает состояние (MEM_FREE, MEM_RESERVE или MEM_COMMIT) всех смежных страниц, которые имеют те же атрибуты защиты, состояние и тип, что и страница, расположенная по адресу, указанному в параметре lpAddress
Protect	Идентифицирует атрибут защиты (PAGE_*) всех смежных страниц, которые имеют те же атрибуты защиты, состояние и тип, что и страница, располо-женная по адресу, указанному в параметре lpAddress
Type	Идентифицирует тип физической памяти, (MEM_IMAGE, MEM_MAPPED или MEM_PRIVATE), связанной с группой смежных страниц, которые имеют те же атрибуты защиты, состояние и тип, что и страница, расположенная по адресу, указанному в параметре lpAddress. Подробное описание возможных типов физической памяти приведено в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Описание типов физической памяти

Наименование типа	Описание
MEM_PRIVATE	Этот диапазон виртуальных адресов сопоставлен со страничным файлом.
MEM_IMAGE	Этот диапазон виртуальных адресов первоначально был сопоставлен с образом EXE- или DLL-файла, проецируемого в память, но в настоящий момент возможно уже нет. Например, при записи в глобальную переменную механизм поддержки «копирования при записи» выделяет соответствующую страницу памяти из страничного файла.
MEM_MAPPED	Этот диапазон виртуальных адресов первоначально был сопоставлен с файлом данных, проецируемым в память, но в настоящий момент возможно уже нет. Например, файл данных мог быть спроецирован с использованием механизма поддержки «копирования при записи». Любые операции записи в этот файл приведут к тому, что соответствующие страницы памяти будут выделены из страничного файла, а не из исходного файла данных.

Для просмотра информации о памяти в любом другом процессе используется функция VirtualQueryEx:

function VirtualQueryEx(hProcess: THandle; lpAddress: Pointer; var lpBuffer: TMemoryBasicInformation; dwLength: DWORD): DWORD; stdcall;

Функция VirtualQueryEx отличается от парной функции VirtualQuery наличием параметра hProcess, который представляет собой дескриптор того процесса, информацию о памяти которого требуется получить. Алгоритм определения дескриптора любого процесса будет рассмотрен в лабораторной работе № 6.

Функция VirtualAlloc – резервирование региона в адресном пространстве

Функция имеет следующий вид:

function VirtualAlloc(lpvAddress: Pointer; dwSize, flAllocationType, flProtect: DWORD): Pointer; stdcall;

Параметры данной функции приведены в таблице 2.6

Таблица 2.6 Параметры функции VirtualAlloc

Наименование параметра	Описание
lpvAddress	Адрес памяти, указывающий, где именно система должна зарезервировать адресное пространство. Если в качестве этого параметра указать nil, то операционная система сама выберет адрес резервируемого региона в адресном пространстве данного процесса.
dwSize	Размер резервируемого региона в байтах
flAllocationType	Сообщает системе, что необходимо сделать (зарезервировать регион или передать физическую память региону). Если требуется только зарезервировать регион без передачи ему физической памяти указывается ключ MEM_RESERVE. Для передачи физической памяти региону указывается ключ MEM_COMMIT.
flProtect	Атрибут защиты, присваиваемый региону

Список атрибуты защиты региона приведен в таблице 2.7.

Таблица 2.7 Атрибуты защиты страниц виртуальной памяти

Наименование атрибута	Описание
1	2
PAGE_NOACCESS	Попытка чтения, записи или исполнения содержимого памяти на этой странице вызывают нарушение доступа
PAGE_READONLY	Попытка записи или исполнения содержимого памяти на этой странице вызывают нарушение доступа

Продолжение таблицы 2.7

1	2
PAGE_READWRITE	Попытка исполнения содержимого памяти на этой странице вызывают нарушение доступа
PAGE_EXECUTE	Попытка чтения или записи на этой странице вызывают нарушение доступа
PAGE_EXECUTE_READ	Попытка записи на этой странице вызывают нарушение доступа
PAGE_EXECUTE_READWRITE	На этой странице возможны любые операции
PAGE_WRITECOPY	Попытка исполнения содержимого памяти на этой странице вызывают нарушение доступа. Попытка записи приводит к тому, что процессу предоставляется личная копия данной страницы
PAGE_EXECUTE_WRITECOPY	На этой странице возможны любые операции Попытка записи приводит к тому, что процессу предоставляется личная копия данной страницы.

Функция VirtualAlloc возвращает виртуальный адрес региона. Если операционная система не сумеет найти в адресном пространстве подходящую область или не сумеет передать ей физическую память, то функция возвращает nil.

Функция VirtualFree – возврат физической памяти и освобождение региона

Функция имеет следующий вид:

function VirtualFree(lpAddress: Pointer; dwSize, dwFreeType: DWORD): BOOL; stdcall;

Параметры данной функции приведены в таблице 2.8

Таблица 2.8 Параметры функции VirtualFree

Наименование параметра	Описание
lpvAddress	Базовый адрес региона.
dwSize	Размер региона в байтах
dwFreeType	Сообщает системе, что необходимо сделать: MEM_RELEASE – возврат системе все физической памяти, отображенной на регион и освобождение самого региона MEM_DECOMMIT – возвращает системе физическую память, переданную региону, не освобождая самого региона.

При успешном выполнении данная функция возвращает значение TRUE, в случае ошибки возвращается значении – FALSE.

Функция VirtualProtect – изменение атрибутов защиты

Функция имеет следующий вид:

function VirtualProtect(lpAddress: Pointer; dwSize, flNewProtect: DWORD; lpflOldProtect: Pointer): BOOL; stdcall;

Параметры данной функции приведены в таблице 2.9

Таблица 2.9 Параметры функции VirtualProtect

Наименование параметра	Описание
lpvAddress	Базовый адрес памяти.
dwSize	Число байтов, для которых изменяется атрибут защиты
flNewProtect	Один из идентификаторов PAGE_*, приведенных в таблице 2.7.
lpflOldProtect	Адрес переменной типа DWORD, в которую функция VirtualProtec заносит старое значение атрибута защиты для данной области памяти

При успешном выполнении данная функция возвращает значение TRUE, в случае ошибки возвращается значении – FALSE.