किसी भी प्रक्रिया को ट्रांजेक्शनल NTFS के साथ काम करना: विंडोज के लिए सैंडबॉक्स बनाने का मेरा पहला कदम है

विंडोज कर्नेल में एक मॉड्यूल है जो फ़ाइल संचालन के समूह को किसी इकाई में लेनदेन को समर्थन देने के लिए जिम्मेदार है। इस इकाई पर क्रियाएं पृथक और परमाणु हैं: इसे स्थायी, या लुढ़का हुआ बनाकर लागू किया जा सकता है । प्रोग्राम इंस्टॉल करते समय बहुत सुविधाजनक है, सहमत हैं? हम हमेशा एक सहमत राज्य से दूसरे में जाते हैं, और अगर कुछ गलत होता है, तो सभी परिवर्तन वापस आ जाते हैं।

जब से मैंने इस तरह की कार्यक्षमता के समर्थन के बारे में सीखा, मैं हमेशा इन लेनदेन के अंदर से दुनिया को देखना चाहता था। और आप जानते हैं कि: मुझे फ़ाइल लेनदेन के अंदर किसी भी प्रक्रिया को काम करने के लिए एक सरल और वास्तव में अद्भुत विधि मिली, लेकिन पुस्तक का मार्जिन उसके लिए बहुत कम है । ज्यादातर मामलों में, इसके लिए प्रशासनिक विशेषाधिकारों की भी आवश्यकता नहीं होती है।

आइए जानें कि यह कैसे काम करता है, मेरे कार्यक्रम के साथ प्रयोग करें और समझें कि सैंडबॉक्स क्या हैं।

कोष

उन लोगों के लिए जो प्रयास करने के लिए उत्सुक हैं: GitHub पर TransactionMaster ।

सिद्धांत

Transactional NTFS, या TxF के लिए समर्थन, विंडोज विस्टा में दिखाई दिया, और सॉफ्टवेयर और ओएस को अपडेट करने की प्रक्रिया में त्रुटियों से उबरने के लिए जिम्मेदार कोड को काफी सरल बनाना संभव बना दिया। वास्तव में, पुनर्स्थापना कार्य को ऑपरेटिंग सिस्टम के कर्नेल में स्थानांतरित कर दिया गया था, जो पूर्ण ACID शब्दार्थ को संचालन के लिए लागू करने के लिए शुरू हुआ - बस पूछें।

इस तकनीक का समर्थन करने के लिए, नए एपीआई फ़ंक्शन जोड़े गए थे जो मौजूदा कार्यक्षमता को दोहराते थे, एक नया पैरामीटर - एक लेनदेन जोड़ते हैं। लेनदेन अपने आप में OS में कई कर्नेल ऑब्जेक्ट्स के साथ-साथ फाइल, प्रोसेस और सिंक्रोनाइज़ेशन ऑब्जेक्ट में से एक बन गया है। सरलतम मामले में, लेन-देन के साथ काम करते समय क्रियाओं के अनुक्रम में CreateTransaction कहकर एक लेन-देन ऑब्जेक्ट बनाने में शामिल CreateTransaction , फ़ाइलों के साथ काम करना ( CreateFileTransacted , MoveFileTransacted , DeleteFileTransacted और इसी तरह के कार्यों का उपयोग करके), और CommitTransaction / RollbackTransaction का उपयोग करके लेन-देन वापस करना।

अब आइए इन विशेषताओं की वास्तुकला पर एक नज़र डालें। हम जानते हैं कि kernel32.dll जैसे पुस्तकालयों से प्रलेखित एपीआई परत, ओएस के कर्नेल पर सीधे नियंत्रण स्थानांतरित नहीं करता है, लेकिन उपयोगकर्ता मोड - ntdll.dll में अंतर्निहित अमूर्त परत को संदर्भित करता है, जो पहले से ही एक सिस्टम कॉल करता है। और यहां एक आश्चर्य हमें इंतजार कर रहा है: ntdll में लेन-देन के संदर्भ में फ़ाइलों के साथ काम करने के लिए कार्यों का कोई दोहराव नहीं है, जैसे कर्नेल में ।

फिर भी, Native API से इन फ़ंक्शन के प्रोटोटाइप समय से नहीं बदले हैं, जिसका अर्थ है कि वे ऑपरेशन करने के लिए किस लेनदेन के संदर्भ में कहीं और से सीखेंगे। पर कहाँ से? उत्तर यह है कि प्रत्येक थ्रेड में एक विशेष फ़ील्ड है जिसमें वर्तमान लेनदेन का हैंडल संग्रहीत है। मेमोरी का क्षेत्र जहां यह स्थित है, टीईबी कहा जाता है, प्रवाह पर्यावरण ब्लॉक। ज्ञात चीजों में से, अंतिम त्रुटि कोड और स्ट्रीम पहचानकर्ता भी वहां संग्रहीत हैं।

इस प्रकार, *Transacted प्रत्यय के साथ कार्य वर्तमान लेनदेन के क्षेत्र को सेट करते हैं, एक प्रत्यय के बिना एक समान फ़ंक्शन को कॉल करते हैं, और फिर पिछले मान को पुनर्स्थापित करते हैं। वे RtlGetCurrentTransaction / RtlSetCurrentTransaction की एक जोड़ी का उपयोग करके RtlSetCurrentTransaction से ntdll । वाह के साथ मामले के अपवाद के साथ कार्यों का कोड बहुत सीधा है, जो नीचे चर्चा की जाएगी।

यह सब हमारे लिए क्या मायने रखता है? प्रक्रिया मेमोरी में एक चर को बदलकर, हम इस संदर्भ में नियंत्रित कर सकते हैं कि यह फ़ाइल सिस्टम के साथ किस लेनदेन में काम कर रहा है। आपको किसी भी जाल को सेट करने और फ़ंक्शन कॉल को इंटरसेप्ट करने की आवश्यकता नहीं है, बस लेन-देन विवरणक को लक्ष्य प्रक्रिया में वितरित करें और प्रत्येक थ्रेड के लिए इसकी मेमोरी में कुछ बाइट्स को सही करें। यह प्राथमिक लगता है, चलो इसे करते हैं!

नुकसान

बहुत पहले प्रयोगों से पता चला कि यह विचार व्यावहारिक है: सुदूर प्रबंधक , जिसे मैं विंडोज एक्सप्लोरर के बजाय उपयोग करता हूं, मक्खी पर लेनदेन के प्रतिस्थापन से पूरी तरह से बच जाता है, और आपको उनके संदर्भ में दुनिया को देखने की अनुमति देता है। लेकिन ऐसे कार्यक्रम भी थे जो फ़ाइल संचालन के लिए लगातार नए धागे बनाते हैं। और मूल परिदृश्य में, यह एक अंतर है, क्योंकि यह किसी अन्य प्रक्रिया में थ्रेड के निर्माण को ट्रैक करने के लिए बहुत सुविधाजनक नहीं है (इस तथ्य का उल्लेख नहीं करना है कि "अक्षांश" यहां महत्वपूर्ण है)। दूसरी श्रेणी के एक आवेदन का एक उदाहरण हाल ही में पोर्ट की गई WinFile है ।

ट्रैकिंग डीएलएल

सौभाग्य से, धागा निर्माण और उनके लिए लेनदेन के बाद के विन्यास की तुल्यकालिक ट्रैकिंग लक्ष्य प्रक्रिया के भीतर से पूरी तरह से प्राथमिक है। यह एक DLL को एम्बेड करने के लिए पर्याप्त है, और नया DLL_THREAD_ATTACH बनाते समय मॉड्यूल लोडर हर * बार DLL_THREAD_ATTACH पैरामीटर के साथ अपने प्रवेश बिंदु को कॉल करेगा। इस कार्यक्षमता को लागू करके, मैंने एक दर्जन से अधिक कार्यक्रमों के साथ संगतता तय की।

* तकनीकी रूप से, एक कॉल हमेशा काम नहीं करता है, और यह व्यवहार कभी-कभी मेरे कार्यक्रम के इंटरफ़ेस में देखा जा सकता है। अधिकांश भाग के लिए, मॉड्यूल लोडर के कामकाजी पूल से ही अपवाद हैं। बात यह है कि DLL पुस्तकालयों को बूटलोडर लॉक के तहत अधिसूचित किया जाता है, और इसका मतलब है: आप इस समय नए मॉड्यूल लोड नहीं कर सकते। और लोडर थ्रेड्स, जैसा कि आप जानते हैं, फ़ाइल सिस्टम तक पहुंच को समानांतर करते हुए, बस यही करें। ऐसे मामलों के लिए एक अपवाद प्रदान किया गया है: यदि आप THREAD_CREATE_FLAGS_SKIP_THREAD_ATTACH को कॉल करते समय THREAD_CREATE_FLAGS_SKIP_THREAD_ATTACH को एक ध्वज के रूप में निर्दिष्ट करते हैं, तो आप मौजूदा DLL के लिए एक नया थ्रेड संलग्न करने से बच सकते हैं, और, क्रमशः, गतिरोध। इस बारे में यहाँ क्या होता है।

एक्सप्लोरर लॉन्च करें

उन कार्यक्रमों की तीसरी, अंतिम श्रेणी बनी हुई है जो अभी भी एक लेनदेन के अंदर काम करने की कोशिश करते समय दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं। इनमें से एक प्रोग्राम विंडोज एक्सप्लोरर है। मैं समस्या का सटीक निदान नहीं कर सकता, लेकिन आवेदन जटिल है, और लेनदेन के अंदर हॉट स्विचिंग इसे बहुत प्रभावित नहीं करता है। शायद कारण यह है कि इसमें कई खुले फ़ाइल विवरण हैं, जिनमें से कुछ नए संदर्भ में मान्य नहीं हैं। या शायद यह कुछ और है। ऐसी स्थितियों में, प्रक्रिया को फिर से शुरू करने से मदद मिलती है, ताकि यह लेनदेन में शुरू से ही काम करे। फिर कोई विसंगतियां पैदा नहीं होनी चाहिए।

और इसलिए, मैंने कार्यक्रम में नई प्रक्रियाओं को शुरू करने की क्षमता को जोड़ा, जिसके लिए नए प्रवाह का लेनदेन और ट्रैकिंग प्रवेश बिंदु तक पहुंचने से पहले ही कॉन्फ़िगर किया गया है, जबकि प्रक्रिया निलंबित है। और तुम जानते हो क्या, यह काम किया! सही है, क्योंकि एक्सप्लोरर सक्रिय रूप से प्रक्रिया के बाहर COM ऑब्जेक्ट्स का उपयोग करता है, फ़ाइलों को स्थानांतरित करते समय पूर्वावलोकन टूट जाता है। लेकिन अन्यथा, सब कुछ स्थिर है।

WoW64 के साथ क्या हो रहा है?

64-बिट सिस्टम पर 32-बिट प्रोग्राम लॉन्च करने के लिए यह सबसिस्टम एक अत्यंत सुविधाजनक उपकरण है, लेकिन इसकी विशेषताओं को ध्यान में रखने की आवश्यकता अक्सर सिस्टम प्रोग्रामिंग को जटिल बनाती है। मैंने ऊपर उल्लेख किया है कि Rtl[Get/Set]CurrentTransaction व्यवहार समान प्रक्रियाओं के मामले में स्पष्ट रूप से भिन्न है। इसका कारण इस तथ्य में निहित है कि WoW64 प्रक्रियाओं में थ्रेड्स के रूप में दो पर्यावरण ब्लॉक हैं। उनके पास सूचक के विभिन्न आकार हैं, और उन्हें एक सुसंगत स्थिति में बनाए रखना वांछनीय है, हालांकि, लेनदेन के मामले में, 64-बिट टीईबी पूर्वता लेता है। जब हम दूर से लेन-देन स्थापित करते हैं, तो हमें इन कार्यों के व्यवहार को पुन: पेश करना होगा। यह मुश्किल नहीं है, लेकिन आपको इसके बारे में नहीं भूलना चाहिए, और विवरण यहां पाया जा सकता है । अंत में, WoW64 प्रक्रियाओं को हमारे ट्रैकिंग DLL की अतिरिक्त 32-बिट प्रति की आवश्यकता है।

अनारक्षित मुद्दे

शोक करने के लिए मजबूर - बहुत पहले परिदृश्य जो मन में आता है, अर्थात् इस मोड में प्रोग्राम इंस्टॉलरों का लॉन्च - अभी तक चालू नहीं है। सबसे पहले, यह उसी लेनदेन में बाल प्रक्रियाओं को पकड़ने के लिए कॉन्फ़िगर नहीं किया गया है। यहां कई समाधान हैं, मैं इस पर काम कर रहा हूं। लेकिन अगर एप्लिकेशन कई प्रक्रियाएं बनाता है, तो लेनदेन के संयोजन में इसका उपयोग करना अभी भी बहुत जल्द है।

दूसरे, निष्पादन योग्य फ़ाइलों के साथ मामला जो लेनदेन के बाहर मौजूद नहीं है, विशेष ध्यान देने योग्य है। मुझे याद है कि कुछ प्रकार के वायरस थे जो भोले एंटीवायरस को इस तरह बरगलाते थे: इसे एक लेन-देन में अनपैक किया गया था, खुद को लॉन्च किया और फिर लेन-देन को वापस ले लिया। एक प्रक्रिया है, लेकिन कोई निष्पादन योग्य फ़ाइल नहीं है। एंटीवायरस तय कर सकता था कि स्कैन करने और खतरे को नजरअंदाज करने के लिए कुछ नहीं है। हमें रचनात्मक समाधान पर भी काम करने की आवश्यकता है, क्योंकि, किसी कारण से, NtCreateUserProcess (और, तदनुसार, CreateProcess ) वर्तमान लेनदेन की उपेक्षा करता है। बेशक, NtCreateProcessEx हमेशा बना रहता है, लेकिन संगतता मुद्दों को ठीक करने के लिए बहुत अधिक उपद्रव की उम्मीद है। मैं कुछ सोचूंगा

और सैंडबॉक्स कहां हैं?

जरा तस्वीर देखिए। यहां, तीन अलग-अलग प्रोग्राम तीन अलग-अलग लेनदेन से एक ही फ़ोल्डर की सामग्री दिखाते हैं। कूल, है ना?

और फिर भी, मेरा कार्यक्रम सैंडबॉक्स के माध्यम से नहीं है, इसमें एक महत्वपूर्ण विवरण का अभाव है - सुरक्षा सीमा । बेशक, यह कुछ कंपनियों को फुल-सैंड सैंडबॉक्स की आड़ में समान शिल्प बेचने से नहीं रोकता है, उन पर शर्म की बात है, मैं क्या कह सकता हूं। और, इस तथ्य के बावजूद कि यह पूरी तरह से असंभव लगता है, हम एक कार्यक्रम को अपनी स्मृति में एक चर को बदलने से कैसे रोक सकते हैं, भले ही हम एक डिबगर हो? - मेरे पास स्टोर में एक रमणीय चाल है जो मुझे शुरू करने की अनुमति देगा और जो मैं जानता हूं, वह पहला सैंडबॉक्स बनाएं, जिसे ड्राइवर की आवश्यकता नहीं होगी, लेकिन फ़ाइल सिस्टम का वर्चुअलाइजेशन करेगा। तब तक, अपडेट के लिए प्रतीक्षा करें, सैंडबॉक्स का उपयोग करें और AppContainer तकनीक के साथ प्रयोग करें । आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।

GitHub पर प्रोजेक्ट रिपॉजिटरी: TransactionMaster ।
अंग्रेजी में एक ही लेख ।