深入理解Windows Vista内核三：内核事务管理
说在前面：Mark Russinovich共为《TechNet Magazine》写了三篇有关《深入了解Windows Vista内核》的系列文章，这是本系列中的最后一篇。尽管在微软网站上，前两篇文章有汉语的译文，但是有些地方似乎并不到位。乘第三篇英文原稿刚刚发布，盆盆抢先一步翻译，先让ITECN的读者朋友尝尝鲜，翻译得也不能说好，但是盆盆已经用心了。以下就是正文部分。
到目前为止，这个系列文章涵盖了Windows Vista内核的增强，包括进程、I/O、内存管理、系统启动、关机和电源管理。在第三、也是最后一个部分里，我们将讨论有关可靠性、恢复和安全方面的增强特性。
在这个系列文章中，并没有讲述有关用户帐户控制（UAC）的原理，UAC实际上由一系列不同的技术组成，包括为旧版应用程序而准备的文件系统和注册表虚拟重定向、访问管理特权的提升权限提示、还有Windows完整性级别（用于将高特权进程和同一帐户下运行的低特权进程隔离开）。还将会在《TechNet Magazine》上发表一篇有关UAC内部原理的文章，届时大家可以阅读。
Windows Vista提供许多最新特性和改进，帮助提升系统的稳定性，并且方便我们对系统和应用程序的问题进行排错。例如，Windows内核事件跟踪记录程序（ETW）会持续工作，以便把文件、注册表、中断和其他类型的活动事件记录到一个循环缓存中。如果出现问题，新的Windows诊断基础结构（WDI）特性就会从该循环缓存里捕获一个快照，并在本地进行分析，或者上传到微软的相关故障诊断站点。
新的可靠性和性能监视器可以帮助我们进行故障排错，例如系统崩溃或者挂起，还有对系统配置所进行的修改。如果要对无法启动的系统进行离线排错，我们现在可以使用强大的系统恢复工具（SRT），而不再需要借助故障恢复控制台。
有三大部分和系统内核级别的改变有关，所以应该深入了解一下文章里以下三大部分：内核事务管理器（KTM）、更好的故障处理，以及“以前的版本”特性。
盆盆评注：“以前的版本”特性，基于系统的卷影副本和系统还原的功能。可以方便地把文件或者目录恢复到先前所备份的版本。
内核事务管理器
对软件开发来说，其中一个最让人头痛的地方就是错误处理的条件判断。在以下情况中，显得尤其正确：例如在执行高级操作的过程中，应用程序已经完成了一个或者多个子任务，可能导致文件系统或者注册表的修改。举个例子，应用程序的软件更新服务可能会修改某些注册表键值、替换应用程序的其中一个可执行文件，但是当试图替换第二个可执行文件时拒绝访问。为了确保该应用程序的一致性，软件更新服务必须能够跟踪所有的修改，以便可以撤销这些修改。对错误恢复代码进行测试，是非常困难的，而且通常会忽略，所以恢复代码里的错误会抹杀其功效。
在内核事务管理器的帮助下，Windows Vista应用程序只需要付出很小的努力，就可以使用NTFS文件系统和注册表的最新事务支持特性，获得自动错误恢复的能力。当应用程序要进行大量相关修改时，它既可以创建DTC事务和KTM事务句柄，也可以直接创建KTM句柄，然后把文件和注册表键值的修改和该事务相关联。如果所有的修改能够顺利完成，应用程序就会递交该事务，这样修改就能最终生效，但是只要还没有达到这一点，应用程序都可以撤销该事务，从而丢弃所做的任何修改，以确保应用程序的一致性。
还有一个好处是，除非已经递交某个事务，否则其他应用程序无法看到该事务中所作的修改。在Windows Vista和今后发布的Windows Server Longhorn中，如果应用程序使用DTC，则可以把它们的事务和SQL Server、MSMQ等数据库进行交互协调。因此，使用KTM事务的更新服务可以确保应用程序始终处于一致的状态。这就是为什么Windows Update和系统还原使用KTM事务的原因。
作为事务支持的核心，KTM允许NTFS和注册表这样的事务资源管理器，与应用程序所做的一组特定修改之间进行协调。在Windows Vista中，NTFS使用一个称作TxF的扩展功能来支持事务。注册表则使用一个名为TxR的类似扩展功能。这些内核模式的资源管理器和KTM一起工作，以协调事务状态；就好像用户模式下的资源管理器使用DTC，在多个用户模式资源管理器之间协调事务状态。第三方也可以使用KTM来实现自己的事务资源管理器。
TxF和TxR都定义了一组新的文件系统和注册表API，和已有的API类似，只是增加了事务相关的参数。如果应用程序需要用事务来创建文件，则它首先需要使用KTM创建事务，然后把所得的事务句柄传递给新的文件创建API。
TxF和TxR都依赖于通用日志文件系统（CLFS）（%SystemRoot%\System32\Clfs.sys）所提供的高速文件系统日志功能，CLFS最初是在Windows Server 2003 R2中引入的。使用CLFS，TxF和TxR就可以在递交事务之前，持续保存事务状态的改变。这样就可以提供事务恢复能力，甚至在掉电时也可以确保。除了CLFS日志，TxR还在%Systemroot%\System32\Config\Txr目录下创建一组相关日志文件，以跟踪系统注册表文件的事务改变，如图1所示，同时还为每个用户的注册表配置单元文件创建一组不同的日志文件。
在每个NTFS卷，TxF把事务数据存储在该NTFS卷下的\$Extend\$RmMetadata目录下，该目录是隐藏的。
盆盆评注：\$Extend\$RmMetadata目录是隐藏的，我们无法在Shell中直接查看，但是可以借助第三方工具进行查看，如图2所示。
