Programacin de Sistemas

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Programación de Sistemas

• Controlador de Dispositivo Virtual
• (VxD)

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Antecedentes

• Windows 95 es un sistema operativo multitarea que
  corre en el anillo cero.
• Todas las demás aplicaciones lo hacen en el
  anillo tres.
• GDI32, Kernel32 y USER32 son tres componentes
  importantes del sistema que corren en el anillo
  3.
• El sistema operativo está bajo el control de la
  VMM (Virtual Machine Manager) y los VxD (Virtual
  Device Drivers).

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Problemática

• Los programas DOS y de Windows son dramáticamente
  diferentes.

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Solución
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Qué es una VMM?

• Es una máquina creada por medio de software.
• Reacciona como una máquina real.
• Los programas desconocen que corren en una
  máquina virtual.
• Como una VMM responde exactamente igual como una
  máquina real, puede ser tratada de la misma
  manera.
• La interface entre la máquina y su software es un
  tipo de API (interrupciones, llamadas al BIOS, y
  puertos de E/S).

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Qué es una VMM en Windows?

• Es un programa dedicado a coordinar y supervisar
  las VMs.
• Es un programa de 32 bits en modo protegido.
• Es responsable de crear, correr y terminar la
  ejecución de las VMs.
• Es una de las muchas VxDs que están guardadas en
  el archivo VMM32.VXD en la carpeta del sistema.

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Secuencia de Arranque de Windows 95

• io.sys es cargado en la memoria.
• config.sys y autoexec.bat son procesados.
• win.com es llamado.
• win.com corre VMM32.VXD que es actualmente un
  archivo DOS EXE.
• VMM32.VXD carga la VMM en la memoria extendida
  haciendo uso del controlador de XMS.
• VMM se inicializa a si misma junto con otros
  controladores de dispositivos por omisión.
• VMM cambia la máquina al modo protegido y crea la
  máquina virtual del sistema.
• Virtual Shell Device, el cual es cargado al
  final, inicia Windows en la máquina virtual del
  sistema corriendo el archivo krnl386.exe
• krnl386.exe carga el resto de los archivos,
  culminando con el shell de Windows 95.

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Consideraciones

• La VMM es el primer VxD cargado en la memoria.
• Crea la máquina virtual del sistema e inicializa
  otros VxDs.
• También provee varios servicios a esos VxDs.
• La VMM y los VxDs trabajan en un modo latente la
  mayoría del tiempo.
• Mientras los programas de aplicación corren, los
  VxDs están inactivos. Son activados cuando
  interrupciones u otros eventos demandan su
  atención.

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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)

• Donde x asume el nombre del dispositivo tal como
  el controlador de teclado virtual, del ratón,
  etc.
• Es la clave para la virtualización satisfactoria
  del hardware.
• Representa un soporte de entrada para los
  programas de DOS hacia los dispositivos reales.

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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)

• Es específico de Windows 9x. No pueden corren en
  Windows NT.
• Es la entidad más poderosa del sistema porque
  pueden hacer todo en él.
• Hay dos tipos de VxD bajo Windows 95
• VxD Estática
• VxD Dinámica

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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
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Controlador de Dispositivo Virtual (VxD)
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Hardware Virtual

• Virtualización del Software.- Mecanismos que
  permiten a los componentes en modo protegido de
  Windows interactuar con los componentes en modo
  real de MS-DOS y el BIOS.
• Requiere que el sistema operativo intercepte
  llamadas entre los modos protegido y real.
• Cambia el modo de operación del procesador
  después de ajustar adecuadamente los registros de
  parámetro.

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Hardware Virtual
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El API de Servicio para VxD

• Los VxDs se comunican con la VMM usando el API de
  Servicio para VxD.
• Esta API provee una comunicación dinámica entre
  los VxDs usando la int 20h y el conjunto de
  ordenes de servicio del VxD.
• Las órdenes de servicio identifican de manera
  única un VxD en particular y una función de
  servicio en el VxD.

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El API de Servicio para VxD
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Esqueleto de un VxD en Lenguaje Ensamblador

• REQUISITOS
• Se necesita el Kit de Desarrollo de Controladores
  de Dispositivos para Windows 95/98 (Windows 95/98
  DDK)
• Windows 98 DDK contiene el MASM versión 6.11d
• El Windows 9x DDK contiene varios archivos tipo
  include esenciales no incluidos en el paquete
  MASM32.

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Construyendo un VxD en Lenguaje Ensamblador Oney
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Esqueleto de un VxD en Lenguaje Ensamblador
.386p include vmm.inc DECLARE_VIRTUAL_DEVICE
PRIMERVXD,1,0, PRIMERVXD_Control,
UNDEFINED_DEVICE_ID, UNDEFINED_INIT_ORDER
Begin_control_dispatch PRIMERVXD
End_control_dispatch PRIMERVXD end
.386p Indica al ensamblador el uso del set de
instrucciones 80386. También puede ser .486p ó
.586p include vmm.inc Es indispensable
incluir el vmm.inc. Contiene la definición de las
macros que debe tener el código
fuente. DECLARE_VIRTUAL_DEVICE PRIMERVXD,1,0,
PRIMERVXD_Control, UNDEFINED_DEVICE_ID,
UNDEFINED_INIT_ORDER Declaración de macro de
uno de los 22 miembros de la DDB (Device
Descriptor Block) Estructura que contiene
información vital del VxD. Begin_control_dispatch
PRIMERVXD End_control_dispatch PRIMERVXD
Macro que define el procedimiento de control
del dispositivo que es la función que la VMM
llama cuando hay mensajes de control de nuestro
VxD.
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Ejemplo de un VxD en Lenguaje Ensamblador
l .386p include vmm.inc include
shell.inc DECLARE_VIRTUAL_DEVICE MENSAJE,1,0,
MENSAJE_Control, UNDEFINED_DEVICE_ID,
UNDEFINED_INIT_ORDER Begin_control_dispatch
MENSAJE     Control_Dispatch Create_VM,
OnVMCreate     Control_Dispatch VM_Terminate2,
OnVMClose End_control_dispatch MENSAJE
VxD_PAGEABLE_DATA_SEG     MsgTitle db Cuadro
de dialogo de un VxD",0     VMCreated db Una VM
es creada",0     VMDestroyed db Una VM es
destruida",0 VxD_PAGEABLE_DATA_ENDS
VxD_PAGEABLE_CODE_SEG BeginProc OnVMCreate
    mov ecx, OFFSET32 VMCreated CommonCode
    VMMCall Get_sys_vm_handle     mov
eax,MB_OKMB_ICONEXCLAMATION     mov edi,
OFFSET32 MsgTitle     xor esi,esi     xor
edx,edx     VxDCall SHELL_Message     ret
EndProc OnVMCreate BeginProc OnVMClose     mov
ecx,OFFSET32 VMDestroyed     jmp CommonCode
EndProc OnVMClose VxD_PAGEABLE_CODE_ENDS End