windows系统中核心态R0和用户态R3之间的通信

权限级别

系统核心态指的是R0，用户态指的是R3，系统代码在核心态下运行，用户代码在用户态下运行。系统中一共有四个权限级别，R1和R2运行设备驱动，R0到R3权限依次降低，R0和R3的权限分别为最高和最低。从windows体系结构图可以看出在用户态可以调用的函数接口都在ntdll.dll中，在用户态运行的系统要控制系统时，或者要运行系统代码就必须取得R0权限。特级环图和windows 体系结构图如下所示：

进程内存

每一进程在运行前，系统都会为它分配4GB的私有内存，其中2G为内核内存，2G为用户内存。windows内存的逻辑地址分为两种：一种是段选择寄存器，另一种是偏移地址。进程在运行时就必然要涉及虚拟地址到物理地址的翻译，CPU在进行地址翻译时，先通过分段机制计算出一个虚拟地址，再通过页表机制将虚拟地址映射到物理地址，从而存取物理内存中的数据和指令。进程内存布局如下所示：

R3和R0通信

windows分为应用层和内核层，当应用进程调用一个I/O的API时，那么这个api一定封装在某个dll库中，
但不管这个dll是什么，到最后都会调用ntdll中的native api函数。native api函数是成对出现的，分别以Nt和Zw开头。

当kernel.dll中的api调用ntdll.dll执行时，会完成参数的检查工作，再调用一个中断进入到内核态，在内核态中有一个SSDT(系统服务描述符表)，它相当于一个数组，里面存放的是与ntdll.dll对应的SSDT系统服务处理函数，这些函数都是内核态下的函数，执行这些函数也意味着执行内核代码。

Nt*系列的api会直接调用对应的函数代码。而以ZW开头的API则通过KiSystemService跳转到对应的函数代码，这两种调用都会对内核中的previousMode产生改变，在用户模式下调用Native api，则还是用户模式，如果在内核模式下调用Native api，则为内核态。当previous为用户态时，将会对用户态传递过来的参数进行检查，而内核态不会。应用程序调用内核API的过程图如下所示：

内核主要由各种驱动文件(*.sys)组成，这些驱动有的是系统自带的，有的是软件产商提供的，驱动加载之后，会生成对应的设备对象并可以向R3提供一个可供访问的和打开的符号链接，例如：“??\C:\”等。内核驱动执行了DriverEntry函数时，内核就可以接受R3发送过来的信息了。在内核驱动中有许多分发派遣函数来响应和应用层的的调用请求，每一个应用层负责I/O的API都对应一个内核中的分发派遣函数。驱动文件图和windows驱动框架模型如下所示：