4.Внутреннее устройство Windows (гл. 12-14) - Марк Руссинович

• NDIS, ориентированная на логические соединения, позволяет драйверам NDIS управлять несущей средой, требующей логических соединений, например устройствами ATM (Asynchronous Transfer Mode). Интерфейсы, предоставляемые библиотекой NDIS драйверам NDIS для взаимодействия с сетевыми адаптерами, доступны через функции, вызовы которых транслируются непосредственно в вызовы соответствующих HAL функций.

ЭКСПЕРИМЕНТ: перечисление загруженных минипортов NDIS

Библиотека расширения отладчика ядра Ndiskd поддерживает команды !miniports и /miniport, которые позволяют с помощью отладчика ядра перечислять загруженные минипорт-драйверы (минипорты) и получать детальную информацию о каком-либо минипорте по заданному адресу блока минипорта (структуры данных, применяемой Windows для отслеживания минипортов). Ниже приведен пример использования команд !miniports и /miniport для вывода списка всех минипорт-драйверов, а также для исследования специфики минипорта, отвечающего за взаимодействие системы с PCI-адаптером Ethernet (заметьте, что WAN-минипорты работают с соединениями удаленного доступа).

Поле Flags исследуемого минипорта показывает, что он поддерживает несериализованные операции (DESERIALIZED), что несущая среда в данный момент активна (MEDIACONNECTED) и что он является минипортом NDIS 5 (NDIS_5_0). Кроме того, выводится информация, отражающая сопоставления состояний электропитания устройства и системы, а также список ресурсов шины, назначенных адаптеру диспетчером Plug and Play (Подробнее о соответствии состояний электропитания устройств и системы см. раздел «Диспетчер электропитания» главы 9.)

Модель NDIS также поддерживает гибридные NDIS-драйверы транспорта TDI, называемые промежуточными драйверами NDIS (NDIS intermediate drivers). Они размещаются между транспортами TDI и драйверами NDIS. Драйверу NDIS промежуточный драйвер кажется транспортом TDI, а транспорту TDI — драйвером NDIS. Промежуточные драйверы NDIS видят весь сетевой трафик в системе, поскольку они расположены между драйверами протоколов и сетевыми драйверами. Программное обеспечение, предоставляющее сетевым адаптерам поддержку отказоустойчивости и балансировки нагрузки, например Microsoft Network Load Balancing Provider, основано на использовании промежуточных драйверов NDIS.

Поддержка сетевого оборудования, ориентированного на логические соединения (например, ATM) в Windows является встроенной, и соответствующие стандарты учтены в сетевой архитектуре Windows. Драйверы NDIS, ориентированные на логические соединения, используют многие API, применяемые и стандартными драйверами NDIS, но посылают пакеты через установленные сетевые соединения, а не просто помещают их в сетевую среду.

Кроме поддержки минипорт-драйверов для сетевых сред, ориентированных на логические соединения, в NDIS 5 включены определения для драйверов, поддерживающих такие минипорт-драйверы.

• Диспетчеры вызовов (call managers) являются драйверами NDIS, которые предоставляют сервисы настройки и завершения вызовов для клиентов, ориентированных на логические соединения (см. ниже). Диспетчер вызовов использует ориентированный на логические соединения мини-порт, чтобы обмениваться сигнальными сообщениями с другими сетевыми компонентами (аппаратными или программными), например с коммутаторами или другими диспетчерами вызовов. Диспетчер вызовов поддерживает один или несколько сигнальных протоколов вроде ATM User-Network Interface (UNI) 3.1.

• Интегрированный Miniport Call Manager (MCM) представляет собой ми-нипорт-драйвер, ориентированный на логические соединения, который также предоставляет клиентам, требующим логических соединений, сервисы диспетчера вызовов. B сущности, MCM — это минипорт-драйвер NDIS со встроенным диспетчером вызовов.

• Ориентированный на логические соединения клиент использует сервисы настройки и завершения вызовов, предоставляемые диспетчером вызовов или MCM, а также передает и принимает обращения к сервисам минипорт-драйвера NDIS, ориентированного на логические соединения. Такой клиент может предоставлять собственные сервисы протокола более высоким уровням сетевого стека или реализовать уровень эмуляции для взаимодействия с унаследованными протоколами, не требующими логических соединений, и соответствующей несущей средой. Пример уровня эмуляции, реализуемой ориентированным на логические соединения клиентом, — LAN Emulation (LANE), которая скрывает от вышележащих протоколов особенности ориентированной на логические соединения ATM и эмулирует для них несущую среду, не требующую соединений (например, Ethernet).

Взаимосвязи между этими компонентами показаны на рис. 13–19.

ЭКСПЕРИМЕНТ: захват сетевых пакетов с помощью сетевого монитора

Windows Server поставляется с программой Network Monitor (Сетевой монитор), которая позволяет перехватывать пакеты, проходящие через один или несколько минипорт-драйверов NDIS, за счет установки промежуточного драйвера NDIS. Для использования Network Monitor нужно сначала установить Network Monitor Tools (Средства сетевого монитора). Для этого откройте апплет Add/Remove Programs (Установка и удаление программ) в Control Panel (Панель управления) и выберите Add/Remove Windows Components (Добавление и удаление компонентов Windows). Укажите строку Management And Monitoring Tools (Средства управления и наблюдения), щелкните кнопку Details (Состав), установите флажок в строке Network Monitor Tools (Средства сетевого монитора) и щелкните кнопку ОК. После установки Network Monitor (Сетевой монитор) можно запустить, выбрав одноименную команду из меню Administrative Tools (Администрирование).

Network Monitor может спросить, за каким сетевым соединением вы хотите наблюдать. Выбрав нужное соединение, можно начать мониторинг, щелкнув на панели инструментов кнопку Start Capture (Начать запись данных). Выполните несколько операций, генерирующих сетевую активность в отслеживаемом соединении. Увидев, что Network Monitor захватил пакеты, остановите мониторинг, щелкнув кнопку Stop And View Capture (Закончить запись и отобразить данные). B результате Network Monitor покажет захваченные данные.

Ha этой иллюстрации показаны пакеты SMB (CIFS), захваченные Network Monitor при обращении системы к удаленным файлам. Если вы дважды щелкнете какую-нибудь строку, Network Monitor переключится в режим отображения пакетов, в котором показывается содержимое различных заголовков в пакетах.

Network Monitor поддерживает и другие возможности, например захват триггеров и фильтров, что делает его мощным диагностическим инструментом, помогающим выявлять и устранять неполадки в сети.

До разработки Remote NDIS производитель, например, сетевого USB-устрой-ства должен был предоставлять драйвер, который создавал интерфейс с NDIS (в качестве минипорт-драйвера) и с WDM-драйвером шины USB рис. 13–20). Если производитель оборудования поддерживал другие шины, скажем, IEEE 1394, он должен был реализовать драйверы, создающие интерфейсы с каждым типом шины.

Рис. 13–20. Минипорт-драйвер NDIS для сетевого USB-устройства

Remote NDIS — спецификация для сетевых устройств на PnP-шинах ввода-вывода, допускающих динамическое подключение устройств, например USB, IEEE 1394 и Infiniband. Эта спецификация вообще избавляет производителя оборудования от необходимости писать минипорт-драйвер NDIS, так как в ней определены сообщения, независимые от конкретной шины, и механизм, с помощью которого сообщения передаются по различным шинам. B Remote NDIS включены сообщения для инициализации и сброса состояния устройства, передачи и приема пакетов, установки и опроса параметров устройства, а также для уведомления о состоянии канала передачи данных.

Архитектура Remote NDIS (рис. 13–21) построена на минипорт-драйвере NDIS от Microsoft, WindowsSystem32DriversRndismp.sys, который транслирует NDIS-команды и передает их драйверу транспорта для шины, к которой подключено устройство. Эта архитектура позволяет использовать один минипорт-драйвер NDIS для всех драйверов Remote NDIS и один драйвер транспорта для каждой поддерживаемой шины.

B настоящее время Remote NDIS для USB-устройств поддерживается в Windows XP и Windows Server 2003; кроме того, соответствующие компоненты можно скачать с сайта Microsoft и установить в Windows 2000. Хотя Remote NDIS для устройств IEEE 1394 полностью определен, он пока не поддерживается в Windows.

Рис. 13–21. Архитектура Remote NDIS для сетевых USB-устройств

Без специальных мер IP-трафик в сети доставляется по принципу «первым пришел — первым обслужен». Приложения не могут контролировать приоритет своих сообщений, и их данные передаются неравномерно: иногда они получают широкую полосу пропускания и малые задержки, а в остальное время — узкую полосу пропускания и длительные задержки. Хотя такой уровень обслуживания в большинстве ситуаций вполне приемлем, все большее число сетевых приложений требует гарантированных уровней обслуживания, или гарантий качества обслуживания (Quality of Service, QoS). Примерами приложений, требующих хорошей сетевой производительности, могут служить видеоконференции, потоковая передача мультимедийной информации и программное обеспечение для планирования ресурсов предприятия (enterprise resource planning, ERP). QoS позволяет приложениям указывать минимальную ширину полосы пропускания и максимальные задержки, которые могут быть удовлетворены только в том случае, если все сетевое программно-аппаратное обеспечение на пути между отправителем и получателем поддерживает стандарты QoS, например IEEE 802.1p — промышленный стандарт, который определяет формат пакетов QoS и реакцию на их получение устройств второго сетевого уровня (коммутаторов и сетевых адаптеров).