Лекция: Различные маршруты выполнения вызовов Win32 API
Теперь мы достаточно подготовились к тому, чтобы понять, как реализован интерфейс Win32, а также другие интерфейсы. Каждый пользовательский процесс, как правило, связан с несколькими динамическими библиотеками, совместно реализующими интерфейс Win32. Чтобы обратиться к вызову API, вызывается одна из процедур в DLL (шаг 1 на рис. 34). Дальнейшие действия зависят от вызова Win32 API. Различные вызовы реализованы по-разному.
Рис. 34
В некоторых случаях динамические библиотеки обращаются к другой динамической библиотеке (ntdll.dll), которая, в свою очередь, обращается к ядру операционной системы. Этот путь показан на рисунке как шаги 2а и 3а. Динамическая библиотека может также выполнить всю работу самостоятельно, совсем не обращаясь к системным вызовам. Для других вызовов Win32 API выбирается другой маршрут, а именно: сначала процессу подсистемы Win32 (csrss.exe) посылается сообщение, выполняющее некоторую работу и обращающееся к системному вызову (шаги 2б, 3б и 4б). При этом в некоторых случаях подсистема также выполняет всю работу в пространстве пользователя и немедленно возвращает управление. Передача сообщения между прикладным процессом и процессом подсистемы Win32 была старательно оптимизирована по времени, для чего был использован специальный механизм вызова локальной процедуры.
В первой версии Windows NT практически все вызовы Win32 API выбирали маршрут 2б, 3б, 4б, так как большая часть операционной системы (например, графика) была помещена в пространство пользователя. Однако, начиная с версии NT 4.0, для увеличения производительности большая часть кода была перенесена в ядро (в драйвер Win32/GDI на рис. 34). В Windows 2000 только небольшое количество вызовов Win32 API, например, вызовы для создания процесса или потока, идут по длинному пути. Остальные вызовы выполняются напрямую, минуя подсистему окружения Win32.
Следует также сказать, что на рис. 34 показаны три наиболее важные DLL, но они не являются единственными динамическими библиотеками в системе. В каталоге \winnt\system32 есть более 800 отдельных файлов DLL общим объемом в 130 Мбайт. Количество содержащихся в них вызовов API превышает 13 000. (В конце концов, 29 млн строк исходного текста должны были где-то храниться после компиляции). Для каждого файла приведено количество экспортируемых функций (то есть видимых за пределами файла). Функциональность подсистемы OS/2 ограничена практически в той же степени, что и функциональность подсистемы POSIX. Подсистема OS/2 также не поддерживает графические приложения. На практике она тоже полностью бесполезна. Таким образом, оригинальная идея наличия интерфейсов нескольких операционных систем, реализованных различными процессами в пространстве пользователя, окончилась ничем. Осталась лишь полная реализация интерфейса Win32 в режиме ядра.