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File metadata and controls

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Windows 服务概述

windows 服务框架

SCM

维护已安装服务的数据库(包含每个服务如何被启动的相关信息)，同时提供一种统一安全的方式控制它们。

SCM 是系统组件的一部分，随着系统的启动而启动。SCM 提供如下功能：

  • 维护已安装服务的数据库
  • 自动或者按需启动服务
  • 枚举已安装的服务
  • 维护运行服务的状态信息
  • 将控制请求传输到正运行到服务
  • 加锁/解锁服务数据库

已安装服务数据库位置在注册表中，位置是 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services，下面是一个已安装服务在 数据库的样例 服务数据库样例 数据库中已安装服务的信息介绍

在系统启动时候，SCM 会启动所有配置为自动启动的服务及其依赖的服务。例如一个配置为自动启动的服务依赖一个手动启动的服务， 则手动启动的服务也会被自动启动。服务的启动顺序如下：

  1. 加载顺序组列表中的组；相关信息存储在 HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control 中的 ServiceGroupOrder 字段，可以使用函数 CreateService 或者 函数 ChangeServiceConfig 的 lpLoadOrderGroup 参数指定；
  2. 指定组中的服务顺序；相关信息存在在 HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control 中的 GroupOrderList子段；
  3. 每个服务依赖的服务

当系统启动完成，可以执行系统启动验证程序，此程序被 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control 的 BootVerificationProgram 位置指定，可以使用函数 NotifyBootConfigStatus 配置(默认情况不指定此程序)。

系统成功启动后会保存一份数据库的快照，称为 last-known-good(LKG) 配置，位置在 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSetXXX\Services 其中 XXX 是存储在 HKEY_LOCAL_MACHINE\System\Select\LastKnownGood 的值。此快照用于发生错误时，恢复的作用。

对于配置为手动启动的服务，可以使用服务控制程序 StartService 函数启动服务，服务被启动后，SCM 会做如下工作：

  • 检索存储在数据库中的帐户信息
  • 登录服务帐户
  • 加载用户配置文件
  • 创建处于挂起状态的服务
  • 将登录令牌分配给进程
  • 允许执行进程

用户名和密码在服务安装的时候被指定，用户名存储在注册表，密码存储在 LSA。SCM 会保留两份密码，一个当前密码，一个备份密码。 第一次指定的密码存储为当前密码，备份密码没有初始化。当 SCM 在安全的用户账户上下文成功运行服务（使用当前密码），则其被 保留为备份密码，后续密码被修改(例如使用 ChangeServiceConfig)，则新密码存储为当前密码，之前的密码存储为备份密码。若 使用当前密码启动服务失败，则使用备份密码，备份密码使用成功，备份密码存储为当前密码。

使用 SetServiceStatus 函数通知 SCM 更新服务状态。

Service Configuration Programs

修改查询已安装服务的数据库信息

  • 安装新服务: CreateService 函数
  • 删除服务: DeleteService 函数
  • 枚举服务: EnumServicesStatusEx 函数
  • 修改服务配置信息: ChangeServiceConfig 和 ChangeServiceConfig2
  • 查询服务配置信息: QueryServiceConfig 和 QueryServiceConfig2
  • ...

Service Control Programs

启动和控制服务

StartService 用于启动一个服务。服务启动时候，可以传递一个参数数组给 ServiceMain 函数。用于执行 ServiceMain 函数的 新线程被创建后，函数 StartService 返回。SCM 不支持环境变量，可以使用注册表或者 ServiceMain 函数参数。

服务的启动流程大概如下:

  • SCM 从数据库获取启动服务的程序路径，获取服务锁
  • SCM 启动进程，并等待子进程退出(包括失败的情况)，或者报导 SERVICE_RUNNING 状态
  • 应用程序 (用户开发的服务程序 service programs)，执行简单的初始化及调用 StartServiceCtrlDispatcher 函数
  • StartServiceCtrlDispatcher 函数负责连接 SCM 且启动一个新线程执行 ServiceMain 函数。ServiceMain 函数应尽可能快 上报 SERVICE_RUNNING 状态
  • 当 SCM 被通知服务在运行状态时，则其释放服务锁

当服务在 80s 内没有更新状态（加上 wait hint 时间），此时 SCM 认为服务停止响应，会上报一个日志事件并停止服务。

ControlService用于给一个正在运行的服务发送控制请求。此函数指定一个被传递给 HandlerEx 函数的控制码，控制码可以是 用户自定义或者标准控制码

Service Programs

为满足 SCM 接口要求，服务程序有以下三部分组成:

  • Service Entry Point
  • Service ServiceMain Function
  • Service Control Handler Function

服务程序框架

Service Entry Point

一般情况下，服务的入口点是 main 函数，当 SCM 启动一个服务程序，它会等待其调用 StartServiceCtrlDispatcher 函数。函数 StartServiceCtrlDispatcher 调用成功后调用线程不会返回，直到进程中所有的服务进入 SERVICE_STOPPED 状态。SCM 通过一个 管道给调用线程发送控制请求，调用线程执行下面的任务：

  • 创建新线程以在新服务被启动时调用相应的 ServiceMain 函数
  • 调用相应的 Service Control Handler Function 来处理服务控制请求

在服务入口点，应该尽可能快调用 StartServiceCtrlDispatcher 函数，以和 SCM 建立通信。

Service ServiceMain Function

ServiceMain 函数开发流程

Service Control Handler Function

在 ServiceMain 中，通过调用 RegisterServiceCtrlHandler 注册相关 Handler 函数。通过 SetServiceStatus 函数向 SCM 报告服务状态，以及期望接收的控制请求，例如停服，关机事件等。相关的详细信息参考

Service State Transitions

通过函数 SetServiceStatus 向 SCM 报告服务状态。SCM 只会向服务发送指定的控制请求，具体是发送哪些控制请求，看 SERVICE_STATUS 结构的 dwControlsAccepted 成员。

服务的有效状态转换如下所示: 服务有效状态转换

服务有效的状态流转如下所示: 服务状态流转

服务状态详细说明