2.Внутреннее устройство Windows (гл. 5-7)

B Windows предусмотрен и четвертый безопасный режим — Directory Services Restore (Восстановление службы каталогов), который применяется для загрузки системы с отключенной службой каталогов Active Directory и без открытия ее базы данных. Это позволяет администратору исправить поврежденную базу данных или восстановить ее с резервной копии. B этом режиме загружается весь набор драйверов и сервисов, кроме Active Directory. B тех случаях, в которых вам не удается войти в систему из-за повреждения базы данных Active Directory, этот режим дает возможность устранить неполадки.

Загрузка драйверов в безопасном режиме

Как Windows определяет набор драйверов для загрузки в стандартном безопасном режиме и безопасном режиме с сетевой поддержкой? Ответ следует искать в содержимом раздела реестра HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SafeBoot. B нем присутствуют подразделы Minimal и Network. Каждый подраздел в свою очередь содержит подразделы с именами драйверов, сервисов или их групп. Так, подраздел vga.sys определяет драйвер видеоадаптера VGA, который поддерживает базовый набор графических сервисов стандартного видеоадаптера для IBM-совместимого компьютера. Этот драйвер используется системой в безопасном режиме вместо драйверов, которые позволяют задействовать все преимущества куда более совершенных видеоадаптеров, но способны помешать успешной загрузке системы. Каждому подразделу в разделе SafeBoot соответствует параметр по умолчанию, описывающий, что именно идентифицирует данный подраздел. Например, в подразделе vga.sys параметр по умолчанию — Driver.

Параметром по умолчанию для подраздела файловой системы является Driver Group. При создании сценария установки для драйвера устройства разработчик может указать, что он относится к какой-либо группе драйверов. Группы драйверов, определенные в системе, перечисляются в параметре List раздела реестра HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\ServiceGroupOrder. Разработчик приписывает драйвер к той или иной группе, чтобы указать Windows, на каком этапе загрузки следует запускать данный драйвер. Главное предназначение раздела ServiceGroupOrder — определение порядка загрузки групп драйверов. Некоторые группы драйверов нужно загружать до или после других. Параметр Group в подразделе реестра со сведениями о конфигурации драйвера, сопоставляет его с определенной группой. Подразделы со сведениями о конфигурации драйверов и сервисов находятся в разделе HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services. Взглянув на его содержимое, вы найдете раздел VgaSave для драйвера видеоадаптера VGA, который принадлежит к группе Video Save. Любой драйвер файловой системы, необходимый Windows для обращения к системному диску, находится в группе Boot File System. Если файловой системой такого диска является NTFS, то в группу входит драйвер NTFS; в ином случае в группу входит драйвер Fastfat (поддерживающий диски FAT12, FATl6 и FAT32). Другие драйверы файловой системы входят в группу File System, которая также включена в конфигурации Safe Mode и Safe Mode With Networking.

При загрузке в безопасном режиме Ntldr передает ядру (Ntoskrnl.exe) вместе с другими параметрами, указанными в Boot.ini для текущего варианта загрузки, параметр командной строки /SAFEBOOT:, добавляя к нему одну или несколько строк в зависимости от выбранного типа безопасного режима. Для стандартного безопасного режима Ntldr добавляет MINIMAL, для Safe Mode With Networking — NETWORK, для Safe Mode With Command Prompt — MINIMAL(ALTERNATESHELL), a для Directory Services Restore — DSREPAIR.

Ядро Windows сканирует параметры загрузки в поисках спецификаторов безопасного режима и устанавливает значение внутренней переменной InitSafeBootMode в соответствии с результатом поиска. Значение этой переменной также записывается в раздел HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SafeBoot\Option\OptionValue, что позволяет компонентам пользовательского режима (например, SCM) определять режим загрузки системы. Кроме того, при выборе Safe Mode With Command Prompt, ядро присваивает значение 1 параметру UseAlternateShell в разделе реестра HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SafeBoot\Option. Кроме того, ядро записывает параметры, переданные Ntldr, в раздел HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SystemStartOptions.

Когда диспетчер ввода-вывода загружает драйверы устройств, указанные в разделе HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services, он выполняет функцию IopLoadDriver. A когда диспетчер Plug and Play обнаруживает новое устройство и хочет динамически загрузить драйвер для этого устройства, он вызывает функцию IopCallDriverAddDevice. Обе эти функции перед загрузкой драйвера обращаются к функции IopSafeBootDriverLoad. Последняя проверяет значение переменной InitSafeBootMode и определяет, можно ли загрузить данный драйвер. Так, если система загружается в стандартном безопасном режиме, IopSafeBootDriverLoad ищет группу этого драйвера (если таковая есть) в подразделе Minimal. Найдя ее, IopSafeBootDriverLoad уведомляет вызвавшую функцию о том, что этот драйвер можно загрузить. B ином случае IopSafeBootDriverLoad ищет в том же подразделе имя драйвера. Если оно есть в списке, драйвер может быть загружен. Если IopSafeBootDriverLoad не находит в списке группу или имя данного драйвера, его загрузка запрещается. При загрузке системы в безопасном режиме с сетевой поддержкой IopSafeBootDriverLoad ведет поиск в подразделе Network, а в случае загрузки системы в нормальном режиме IopSafeBootDriverLoad разрешает загрузку всех драйверов.

Однако Ntldr загружает все драйверы, у которых в соответствующих разделах реестра значение Start равно 0, что указывает на необходимость их загрузки при запуске системы. Поскольку Ntldr не проверяет раздел SafeBoot (считая, что любой драйвер с нулевым значением параметра Start необходим для успешного старта системы), он загружает все загрузочные драйверы, которые впоследствии запускаются Ntoskrnl.

Программное обеспечение с поддержкой безопасного режима

SCM (Services.exe), проводя инициализацию при загрузке, проверяет параметр OptionValue в разделе реестра HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Cont-rol\SafeBoot\Option, чтобы выяснить, загружается ли система в безопасном режиме. Если да, SCM зеркально воспроизводит действия IopSafeBootDriverLoad. Он обрабатывает все сервисы, перечисленные в HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services, но загружает лишь отмеченные в соответствующем подразделе реестра для загрузки в безопасном режиме. Подробнее об инициализации SCM см. раздел «Сервисы» главы 4.

Userinit (\Windows\System32\Userinit.exe) — другой компонент пользовательского режима, которому нужно знать, загружается ли система в безопасном режиме. Userinit, инициализирующий среду для пользователя при его входе в систему, проверяет значение HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Cont-rol\SafeBoot\UseAlternateValue. Если это значение установлено, в качестве пользовательской оболочки он запускает не Explorer.exe, а программу, указанную в HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SafeBoot\AlternateShell. Когда вы устанавливаете Windows на компьютер, параметру AlternateShell присваивается значение Cmd.exe, и командная строка Windows становится оболочкой по умолчанию для безопасного режима с командной строкой. Ho, даже если текущей оболочкой является командная строка, из нее можно запустить Windows Explorer, введя команду Explorer.exe. Аналогичным образом из командной строки можно запустить любую GUI-программу.

A как приложения узнают о загрузке системы в безопасном режиме? Вызовом Windows-функции GetSystemMetrics (SM_CLEANBOOT). Пакетные сценарии, выполняющие некоторые действия при загрузке системы в безопасном режиме, проверяют наличие переменной окружения SAFEBOOT_OPTION, так как система определяет ее только при загрузке в безопасном режиме.

Ведение протокола при загрузке в безопасном режиме

Если вы загружаете систему в безопасном режиме, Ntldr передает ядру Windows вместе с параметрами, устанавливающими безопасный режим, и параметр /BOOTLOG. При инициализации ядро проверяет наличие параметра /BOOTLOG независимо от того, задан ли безопасный режим. Если ядро обнаруживает соответствующую строку, оно протоколирует все свои действия при загрузке каждого драйвера. Так, если функция IopSafeBootDriverLoad запрещает загрузку какого-либо драйвера, диспетчер ввода-вывода вызывает функцию IopBootLog, регистрируя, что данный драйвер не загружен. Аналогичным образом после успешной загрузки драйвера, входящего в конфигурацию безопасного режима, IopLoadDriver вызывает IopBootLog для внесения записи о загрузке этого драйвера. Изучив файлы протокола загрузки, можно выяснить, какие драйверы являются частью данной конфигурации.

Поскольку ядро избегает изменения данных на диске до запуска Chkdsk, который происходит на более позднем этапе загрузки, IopBootLog не может просто сбрасывать записи в файл. Вместо этого она записывает их в раздел реестра HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\BootLog. Диспетчер сеансов (Smss), первый загружаемый компонент пользовательского режима, запускает Chkdsk для проверки целостности системного диска, а потом завершает инициализацию реестра, вызывая NtInitializeRegistry. Этот вызов указывает ядру, что уже можно безопасно открыть на диске файл протокола, что и делается вызовом IopCopyBootLogRegistryToFile. Эта функция создает в системном каталоге Windows (по умолчанию — \Windows) файл Ntbtlog.txt и копирует в него содержимое раздела реестра BootLog. IopCopyBootLogRegistryToFile также устанавливает флаг, сигнализирующий IopBootLog о возможности записи непосредственно в файл протокола. Ниже показан фрагмент образца такого файла.

Service Pack 1 3 30 2004 14:05:21.500

Loaded driver \WIND0WS\system32\ntoskrnl.exe

Loaded driver \WIND0WS\system32\hal.dll

Loaded driver \WIND0WS\system32\KDC0M.DLL

Loaded driver \WIND0WS\system32\B00TVID.dll

Loaded driver ACPI.sys

Loaded driver \WIND0WS\System32\DRIVERS\WMILIB.SYS

Loaded driver pci.sys

Loaded driver isapnp.sys

Loaded driver intelide.sys

Loaded driver \WIND0WS\System32\DRIVERS\PCIIDEX.SYS

Loaded driver MountMgr.sys

Loaded driver ftdisk.sys

Loaded driver dmload.sys

Loaded driver dmio.sys Microsoft (R)Windows 2000 (R)Version 5.0 (Build 2195) 2 11 2000 10:53:27.500

Loaded driver \WINNT \System32 \ntoskrnl.exe

Loaded driver \WINNT \System32 \hal.dll

Loaded driver \WINNT \System32 \B00TVID.DLL

Loaded driver ACPI.sys

Loaded driver \WINNT \System32 \DRIVERS \WMILIB.SYS

Loaded driver pci.sys

Loaded driver isapnp.sys

Loaded driver compbatt.sys

Loaded driver \WINNT \System32 \DRIVERS \BATTC.SYS

Loaded driver intelide.sys

Loaded driver \WINNT \System32 \DRIVERS \PCIIDEX.SYS

Loaded driver pcmcia.sys

Loaded driver ftdisk.sys

Loaded driver Diskperf.sys

Loaded driver dmload.sys

Loaded driver dmio.sys

Did not load driver \SystemRoot\System32\Drivers\lbrtfdc.SYS

Did not load driver \SystemRoot\System32\Drivers\Sfloppy.SYS

Did not load driver \SystemRoot\System32\Drivers\i2omgmt.SYS

Did not load driver Media Control Devices

Did not load driver Communications Port

Did not load driver Audio Codecs

Консоль восстановления

B безопасном режиме обычно удается восстановить систему, ставшую незагружаемой в нормальном режиме из-за неправильной работы какого-либо драйвера устройства. Однако в некоторых ситуациях это не помогает: система все равно не загружается. Так, если сбойный драйвер входит в группу Safe, загрузиться в безопасном режиме не удастся. Другая ситуация, когда загрузка в безопасном режиме не помогает, — сбои в загрузочном драйвере стороннего поставщика, например в драйвере антивирусного сканера, поскольку загрузочные драйверы стартуют независимо от режима загрузки системы. Аналогичная ситуация возникает при повреждении файлов системных модулей или драйверов, входящих в конфигурацию безопасного режима, а также главной загрузочной записи (MBR) системного диска. Эти проблемы можно решить с помощью Recovery Console (Консоль восстановления). Консоль восстановления позволяет загрузить компактную оболочку командной строки с дистрибутивного компакт-диска Windows (или ранее подготовленных загрузочных дискет) и восстановить систему без загрузки компьютера с жесткого диска.

При загрузке системы с дистрибутивного компакт-диска Windows появляется экран, на котором можно выбрать между установкой Windows и восстановлением существующей системы. При выборе второго варианта предлагается вставить дистрибутивный компакт-диск Windows (если он не вставлен в CD-привод). Далее вы должны выбрать один из двух вариантов восстановления: запустить консоль восстановления или начать процесс аварийного восстановления. Если при появлении экрана Setup Welcome (Вас приветствует программа установки) вы нажмете клавишу F10, это меню выводиться не будет, а сразу запустится консоль восстановления.

После запуска консоль восстановления сканирует жесткие диски и формирует список систем Windows NT и Windows на данном компьютере (если они есть). Выбрав нужную систему, вы должны ввести пароль, соответствующий учетной записи администратора для данной системы. Если регистрация прошла успешно, система предоставляет вам командную оболочку, аналогичную среде MS-DOS. Гибкий набор команд позволяет выполнять простые операции с файлами (вроде копирования, переименования и удаления), включать и отключать службы и драйверы и даже восстанавливать MBR и загрузочные записи. Однако консоль восстановления обеспечивает доступ лишь к корневому каталогу, к каталогу, в котором установлена система и в котором вы сейчас зарегистрировались, и к каталогам на сменных дисках, например на компакт-дисках или 3,5-дюймовых дискетах (если это разрешено локальной политикой безопасности, чьи параметры хранятся в кусте SECURITY реестра текущей системы). Эти ограничения диктуются требованиями защиты данных, право на доступ к которым может отсутствовать у администратора одной из систем. Вы можете переопределить эти ограничения, используя редактор локальной политики безопасности (secpol.msc) для настройки параметров Recovery Console (Консоль восстановления) в папке Security Options (Параметры безопасности) в Local Policies (Локальные политики) при нормальной загрузке системы.

Для поддержки таких команд файлового ввода-вывода, как Cd, Rename или Move, консоль восстановления использует встроенный интерфейс системных вызовов Windows. Команды Enable и Disable, позволяющие изменять режимы запуска драйверов устройств и сервисов (служб), работают иначе. Например, когда вы командуете консоли восстановления отключить какой-либо драйвер, она обращается к разделу реестра Services и присваивает параметру Start в подразделе для соответствующего драйвера значение SERVICE_DISABLED. B результате при следующей загрузке системы данный драйвер загружаться не будет. Консоль также загружает куст реестра SYSTEM (\Windows\System32\Config\System) для текущей системы, где в разделе HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services хранится нужная информация.

Когда вы загружаете систему с дистрибутивного компакт-диска Windows или загрузочных дискет, к моменту появления экрана, предлагающего выбор между установкой или восстановлением Windows, происходит загрузка с компакт-диска стартовой копии ядра Windows и всех драйверов поддержки (например, драйверов NTFS, FAT, SCSI и видеоадаптера). Ha компьютерах с процессорами типа x86 загрузка с компакт-диска управляется файлом Txtsetup.sif из каталога i386. B нем содержится список файлов, подлежащих загрузке, с указанием их местонахождения на компакт-диске. Как и при загрузке Windows с жесткого диска, первой запускаемой программой пользовательского режима является диспетчер сеансов (Smss.exe), расположенный в каталоге I386\System32. Диспетчер сеансов, используемый программой установки Windows, отличается от стандартного в уже установленной системе. Эта версия диспетчера сеансов предоставляет меню, позволяющие установить или восстановить Windows, а также выбрать тип восстановления. B процессе установки Windows этот компонент также помогает выбрать раздел для установки системы и копирует файлы на жесткий диск.

После запуска консоли восстановления диспетчер сеансов загружает и запускает два драйвера устройств, реализующие эту консоль: Spcmdcon.sys и Setupdd.sys. Первый предоставляет интерактивную командную строку и обрабатывает высокоуровневые команды. Второй является драйвером поддержки, предоставляющим Spcmdcon.sys набор функций для управления разделами диска, загрузки кустов реестра и управления видеовыводом. Setupdd.sys также взаимодействует с драйверами дисковых устройств для управления разделами и выводит на экран сообщения, используя базовую видеоподдержку, встроенную в ядро Windows.

Консоль восстановления, приняв от вас пароль для входа в выбранную систему, должна проверить его, даже несмотря на то что подсистема защиты Windows сейчас не функционирует. Таким образом, проверка пароля возлагается исключительно на консоль восстановления. Для этого консоль прежде всего загружает с жесткого диска (через Setupdd.sys) куст реестра диспетчера учетных записей безопасности (Security Accounts Manager, SAM) данной системы, где хранится информация о паролях. Куст SAM находится в каталоге \Windows\System32\Config\Sam. После загрузки этого куста консоль восстановления находит в реестре системный ключ для расшифровки копии SAM в памяти. Шифрование куста SAM введено, начиная с Windows NT 4 Service Pack 3, для защиты от попыток взлома из MS-DOS.

Далее консоль восстановления (Spcmdcon.sys) отыскивает в SAM пароль для учетной записи Administrator (Администратор). Ha заключительном этапе проверки консоль хэширует пароль по алгоритму MD5, а затем сравнивает полученный хэш с зашифрованным хэшем из SAM. Если они совпадают, консоль восстановления считает, что вы успешно вошли в систему, в ином случае консоль восстановления отказывает вам в доступе.

Решение распространенных проблем загрузки

B этом разделе описываются проблемы, которые могут возникнуть в процессе загрузки, их симптомы, причины и подходы к решению.

Повреждение MBR

• Симптомы Система с поврежденной главной загрузочной записью (Master Boot Record, MBR) пройдет тест самодиагностики при включении, выполняемый BIOS (power-on self test, POST), выведет на экран информацию о версии BIOS или модели компьютера, затем экран станет черным, и компьютер зависнет. B зависимости от типа повреждения MBR вы можете увидеть одно из следующих сообщений: «Invalid Partition Table» (недопустимая таблица разделов), «Error Loading Operating System» (ошибка при загрузке операционной системы) или «Missing Operating System» (операционная система не найдена).

• Причина MBR может быть повреждена из-за ошибок жесткого диска, в результате ошибки одного из драйверов в процессе работы Windows или из-за деструктивной деятельности какого-либо вируса.

• Решение Загрузите консоль восстановления и запустите команду fixmbr. Эта команда заменяет исполняемый код в MBR K сожалению, она не исправит таблицу разделов. Единственный способ это сделать — восстановить поврежденную таблицу разделов из резервной копии или использовать сторонний инструмент для устранения повреждений на диске.

Повреждение загрузочного сектора

• Симптомы Повреждение загрузочного сектора выглядит как повреждение MBR, когда система зависает с черным экраном после прохождения BIOS POST, либо на черном экране появляется сообщение: «А disk read error occurred» (ошибка чтения с диска), «NTLDR is missing» (NTLDR не найден) или «NTLDR is compressed» (NTLDR заархивирован).

• Причина Загрузочная запись может быть повреждена из-за ошибок жесткого диска, в результате ошибки одного из драйверов в процессе работы Windows или из-за деструктивной деятельности какого-либо вируса.

• Решение Загрузите консоль восстановления и запустите команду fixboot. Эта команда перепишет загрузочный сектор указанного вами тома. Вы должны выполнить такую команду применительно к системному и загрузочному томам, если они разные.

Неправильная конфигурация Boot.ini

• Симптом После BIOS POST вы видите сообщение, которое начинается как «Windows could not start because of a computer disk hardware configuration problem» (Windows не удалось запустить из-за проблемы с конфигурацией дискового устройства), «Could not read from selected boot disk» (не удалось считать данные с выбранного загрузочного диска) или «Check boot path and disk hardware» (проверьте путь к загрузочному диску и дисковое устройство).

• Причина Файл Boot.ini удален, поврежден или больше не ссылается на загрузочный том из-за добавления раздела, которое привело к изменению ARC-имени тома (Advanced RISC Computing).

• Решение Загрузите консоль восстановления и запустите команду bootcfg /rebuild. Эта команда заставит консоль восстановления просканировать каждый том в поисках установленных систем Windows. Обнаружив первую из них, она спросит, следует ли добавить ее в Boot.ini как вариант загрузки и под каким названием отображать ее в загрузочном меню.

Повреждение системных файлов

• Симптомы Повреждение системных файлов (в том числе драйверов и DLL) может проявляться по-разному. Один из вариантов — сообщение на черном экране после прохождения BIOS POST, в котором говорится «Windows could not start because the following file is missing or corrupt» (Windows не удалось запустить из-за отсутствия или повреждения следующего файла). Далее выводится имя файла и запрос на его переустановку. Еще один вариант — синий экран в результате краха при загрузке с текстом «STOP: 0xC0000135 {Unable to Locate Component}».

• Причины Том, на котором находится системный файл, поврежден, один или несколько системных файлов удалены либо повреждены.

• Решение Загрузите консоль восстановления и запустите команду chkdsk. Эта команда попытается устранить повреждение тома. Если Chkdsk не сообщит о каких-либо проблемах, возьмите резервную копию нужного системного файла. Одно из мест, где можно найти такие копии, — каталог \Windows\System32\DllCache, в котором Windows хранит копии многих системных файлов для использования Windows File Protection (см. врезку «Windows File Protection» далее в этом разделе). Если вам не удалось найти копию файла в этом каталоге, поищите ее на другом компьютере в сети. Заметьте, что резервная копия файла должна быть от того же пакета обновлений или критического исправления, что и заменяемый файл.

B некоторых случаях может быть удалено или повреждено много системных файлов, поэтому процесс восстановления потребует неоднократных перезагрузок, пока вы поочередно не замените все файлы. Если вы считаете, что повреждения системных файлов слишком обширны, подумайте о восстановлении системы с резервного образа, который генерируется, например, Automated System Recovery (ASR). Запустив Windows Backup (Архивация данных) [эта программа находится в папке System (Служебные) в группе Accessories (Стандартные) меню Start (Пуск)], вы можете сгенерировать резервный ASR-образ, который включает все файлы на системном и загрузочном томах, плюс дискету, на которой сохраняется информация о дисках и томах в системе. Чтобы восстановить систему из ASR, загрузите компьютер с дистрибутива Windows и нажмите F2, когда появится соответствующий запрос.

Если у вас нет резервной копии, остается последнее средство — запуск программы установки Windows в режиме исправления: загрузите компьютер с дистрибутива Windows и следуйте указаниям мастера. Мастер спросит вас, хотите ли вы исправить существующую систему или установить новую. Как только вы выберете первый вариант, Setup переустановит все системные файлы, сохранив данные ваших приложений и параметры реестра.

Windows FiIe Protection

Помимо своих основных задач, Winlogon также поддерживает функциональность защиты файлов Windows (Windows File Protection, WFP). WFP, которая реализована в виде двух DLL (\Windows\System32\Sfc.dll и \Windows\System32\Sfc_os.dll), отслеживает несколько каталогов на предмет изменения ключевых драйверов, исполняемых файлов и DLL, в том числе большинство подкаталогов в \Windows. При этом она использует версию ReadDirectoryChangesWRJisL Native API. Когда WFP обнаруживает изменение в одном из системных файлов, список которых «зашит» в \Windows\System32\Sfcfiles.dll (с помощью утилиты Strings от sysinternals.com вы можете получить этот список), она проверяет, подписан ли данный файл цифровой подписью Microsoft (об этом процессе см. раздел «Установка драйверов» главы 9). Если подписан, WFP разрешает изменение и копирует файл в свой резервный каталог. По умолчанию это \Windows\System32\DllCache, но его можно переопределить, изменив параметр реестра HKLM\Software\Microsoft\Win-dows NT\CurrentVersion\Winlogon\SFCDllCacheDir. Критические исправления и пакеты обновлений всегда устанавливают системные файлы, подписанные Microsoft.

Если в результате модификации появляется файл, не подписанный Microsoft, WFP заменяет его резервной версией из подкаталога DLL–Cache. Если Winlogon не удается найти резервную версию в этом подкаталоге, он проверяет сетевой путь установки или дистрибутив (в этом случае предлагается вставить компакт-диск).