ReactOS-Freeldr注册表HIVE文件格式2

上一节读了HIVE文件读入内存时的初始化操作。现在来看看实际对内存中的HIVE文件的操作。

首先是从空闲CELL中分配一个指定大小的CELL。HvAllocateCell就是做这件事情的。

这个函数有四个参数：

1. RegistryHive HHIVE结构指针

2. Size 需要分配的CELL大小（不包括HCELL结构的大小）

3. Storage 分配的CELL是Stable还是Volatile。

4. Vicinity 这个参数在Freeldr中没有使用

lib/cmlib/hivecell.c

1. HCELL_INDEXCMAPIHvAllocateCell(PHHIVERegistryHive,SIZE_TSize,HSTORAGE_TYpestorage,HCELL_INDEXVicinity)
2. {
3. PHCELLFreeCell;
4. HCELL_INDEXFreeCellOffset;
5. PHCELLNewCell;
6. PHBINBin;
7. /*加上HCELL的大小并且按16位向上对齐*/
8. Size=ROUND_UP(Size+sizeof(HCELL),16);
9. /*从Freedisplay中找到Size大小的空闲CELL,FreeCellOffset是CELL的索引*/
10. FreeCellOffset=HvpFindFree(RegistryHive,Size,Storage);
11. /*如果没有符合的CELL,需要在末尾增加一个BIN,从新的BIN中分配需要的CELL,FreeCellOffset是CELL索引*/
12. if(FreeCellOffset==HCELL_NIL)
13. {
14. Bin=HvpAddBin(RegistryHive,Storage);
15. if(Bin==NULL)
16. returnHCELL_NIL;
17. FreeCellOffset=Bin->FileOffset+sizeof(HBIN);
18. FreeCellOffset|=Storage<<HCELL_TYPE_SHIFT;
19. }
20. /*根据索引获得HCELL结构*/
21. FreeCell=HvpGetCellHeader(RegistryHive,FreeCellOffset);
22. /*分配的CELL有可能大于用户请求的长度,如果大于Size+16那么将CELL分解成两个。剩余的空间重新加入Freedisplay中*/
23. if((ULONG)FreeCell->Size>Size+16)
24. {
25. NewCell=(PHCELL)((ULONG_PTR)FreeCell+Size);
26. NewCell->Size=FreeCell->Size-Size;
27. FreeCell->Size=Size;
28. HvpAddFree(RegistryHive,NewCell,FreeCellOffset+Size);
29. if(Storage==Stable)
30. HvMarkCellDirty(RegistryHive,FreeCellOffset+Size,FALSE);
31. }
32. /*如果CELL类型是非易失的,需要将对应的DirtyVector置位,这样新增内容最终会被刷新到硬盘*/
33. if(Storage==Stable)
34. HvMarkCellDirty(RegistryHive,FreeCellOffset,FALSE);
35. /*把这个CELL标记成已使用(大小为负)*/
36. FreeCell->Size=-FreeCell->Size;
37. RtlZeroMemory(FreeCell+1,Size-sizeof(HCELL));
38. returnFreeCellOffset;
39. }

这个函数从Freedisplay中搜索大小符合的CELL，如果不存在需要生成一个BIN。最后把CELL的索引返回给调用者。

因为调用者传入的Size不包含HCELL的大小，8行先调整大小并且向上按8字节对其。

10行调用HvpFindFree从Freedisplay中搜索符合Size大小的CELL，如果找到FreeCellOffset为CELL的索引。

如果没找则在末尾增加一个BIN，从这个BIN中分配符合大小的CELL，FreeCellOffset为CELL的索引（12-19）。

因为返回的CELL可能比请求的大，所以21行调用HvpGetCellHeader根据索引获得HCELL指针，如果返回的CELL比请求的大小大16字节以上的话则把CELL分配成两个，剩余的空间重新加入空闲列表Freedisplay（23-31）。

最后如果Storage为Stable时，说明这些信息最终要写入硬盘的HIVE文件，所以要把CELL所在Block的DirtyVetor置位，这样注册表刷新文件时会把这个改变回写到硬盘的HIVE文件中。（33-34）

因为我们分配的CELL项是空闲的，所以要把大小变为负数，代表此CELL已经被使用。最后把CELL内容清0，把CELL索引返回给调用者。

从Freedisplay中寻找空闲块是HvpFindFree的工作。

这个函数接受大小Size和存储类型Storage，返回找到的CELL的索引，如果没找到返回HCELL_NIL。

HvAllocateCell ->HvpFindFree

lib/cmlib/hivecell.c

1. staticHCELL_INDEXCMAPIHvpFindFree(PHHIVERegistryHive,ULONGSize,HSTORAGE_TYpestorage)
2. {
3. PHCELL_INDEXFreeCellData;
4. HCELL_INDEXFreeCellOffset;
5. PHCELL_INDEXpFreeCellOffset;
6. ULONGIndex;
7. /*从Index开始递增搜索比Size大的CELL*/
8. for(Index=HvpComputeFreeListIndex(Size);Index<24;Index++)
9. {
10. pFreeCellOffset=&RegistryHive->Storage[Storage].Freedisplay[Index];
11. while(*pFreeCellOffset!=HCELL_NIL)
12. {
13. /*根据CELL的索引获得HCELL结构*/
14. FreeCellData=(PHCELL_INDEX)HvGetCell(RegistryHive,*pFreeCellOffset);
15. /*找到了比Size大的CELL,从空闲链里摘除,并返回给用户*/
16. if((ULONG)HvpGetCellFullSize(RegistryHive,FreeCellData)>=Size)
17. {
18. FreeCellOffset=*pFreeCellOffset;
19. *pFreeCellOffset=*FreeCellData;
20. returnFreeCellOffset;
21. }
22. pFreeCellOffset=FreeCellData;
23. }
24. }
25. returnHCELL_NIL;
26. }

HvpFindFree会从小到大搜索Freedisplay链表,如果找到了大于等于Size的CELL，便把CELL从链表里面摘除，并把CELL的索引返回给用户。如果没有合适的空闲CELL将会返回HCELL_NIL。很直观。

这里有个有个HvGetCell函数，它的作用是根据CELL索引找到CELL指针（这个指针指向紧随着HCELL结构的内存地址）。我们来看看这个函数是如何实现的。

HvAllocateCell ->HvpFindFree ->HvpFindFree

lib/cmlib/hivecell.c

1. PVOIDCMAPIHvGetCell(PHHIVERegistryHive,HCELL_INDEXCellIndex)
2. {/*HvpGetCellHeader获得HCELL结构,紧跟着HCELL就是CELL内容,返回给用户*/
3. return(PVOID)(HvpGetCellHeader(RegistryHive,CellIndex)+1);
4. }

调用HvpGetCellHeader根据CELL索引获得HCELL结构,返回给用户。我们继续看HvpGetCellHeader。

HvAllocateCell ->HvpFindFree ->HvpFindFree -> HvpGetCellHeader

lib/cmlib/hivecell.c

1. static__inlinePHCELLCMAPIHvpGetCellHeader(PHHIVERegistryHive,HCELL_INDEXCellIndex)
2. {
3. PVOIDBlock;
4. if(!RegistryHive->Flat)
5. {
6. ULONGCellType;
7. ULONGCellBlock;
8. ULONGCellOffset;
9. CellType=(CellIndex&HCELL_TYPE_MASK)>>HCELL_TYPE_SHIFT;//最高位是CellType(Stable或Volatile)
10. CellBlock=(CellIndex&HCELL_BLOCK_MASK)>>HCELL_BLOCK_SHIFT;//Block是4kb,提取出Block的序号
11. CellOffset=(CellIndex&HCELL_OFFSET_MASK)>>HCELL_OFFSET_SHIFT;//CELL在Block内的偏移
12. //查询对应的BlockList表得到CELL地址
13. Block=(PVOID)RegistryHive->Storage[CellType].BlockList[CellBlock].BlockAddress;
14. return(PVOID)((ULONG_PTR)Block+CellOffset);
15. }
16. else
17. {
18. /*如果HIVE是以Flat模式打开的,将没有意义BlockList。同事BaseBlock指向的内容就是读出的HIVE文件本身。
19. 这种模式只能读不能写。*/
20. return(PVOID)((ULONG_PTR)RegistryHive->BaseBlock+HV_BLOCK_SIZE+
21. CellIndex);
22. }
23. }

正常情况下Flat为FALSE,所以HvpGetCellHeader将把CellIndex分解为存储类型CellType、CELL所在块编号CellBlock、CELL在块内偏移CellOffset（6-11行）。

之后查询对应的BlockList表得到CELL的实际地址，返回给用户（13-14）。这个过程类似X86的页表，不过它只有一层 ：）

这里有个特殊情况，就是HIVE可以以Flat模式初始化。这个模式下HIVE只读，并且没有初始化Storage数组，同事HHIVE.BaseBlock指针直接指向HIVE文件内容，20行处理了这种情况。

到这里我们了解了HvpFindFree、HvGetCell、HvpGetCellHeader三个函数的作用。

我们回到HvAllocateCell的第10行，这里调用HvpFindFree从Freedisplay中找到一个合适的空闲CELL，希望你还记得 ：）

下面的代码你应该大部分经可以看明白了。还剩最后一点，如果HvpFindFree失败（没有合适的空闲区块），那么函数将会调用HvpAddBin在HIVE末尾新生成一个BIN，这个BIN将有足够的空间容纳请求的CELL。

这个函数逻辑很简单但代码比较多，大致是将请求的Size根据4kb向上对其，生成一个BIN，并且更新BlockList和DirtyVector，新生成的BIN占用的Block在尾部，具体代码这里就不列出了。有兴趣可以读读lib/cmlib/hivebin.c文件。