Windows注册表由多个二进制蜂巢文件构成，采用4KB块结构，含基本块与hbin数据块；巢室分kn、kv等五类，按4字节对齐；索引基于文件偏移除以4；系统通过hivelist加载蜂巢，并依赖.LOG日志保障事务一致性。

Windows注册表并非以单一文件形式存在，而是由多个离散的二进制文件构成，这些文件统称为蜂巢（Hive）文件。每个蜂巢文件在磁盘上独立存储，承载注册表某一分支的完整树状结构。以下是对其物理存储结构的详细说明：

一、蜂巢文件的总体组织模型

蜂巢文件采用类文件系统的块式结构，其设计目标是支持高效随机访问与内存映射。整个文件被划分为固定大小的基本分配单元——块（block），每个块大小为4096字节（4KB）。首块为基本块（base block），包含全局元数据；后续块为数据块（hbin），以hbin签名标识，用于容纳各类巢室（cell）。

1、基本块起始位置固定为文件偏移0，包含regf签名、创建时间戳、最后修改时间戳、校验和、版本号及内部文件名字段。

2、每个hbin块以“hbin”四字节签名开头，后接该块总长度、该块内第一个可用巢室偏移等信息。

3、所有巢室均位于hbin块内部，其物理地址由块起始地址加巢室偏移量确定，配置管理器通过巢室索引（cell index）间接引用，而非直接使用绝对地址。

二、巢室（Cell）的五类物理结构

巢室是蜂巢中最小可寻址的数据容器，不同功能的注册表元素对应不同类型的巢室。每种巢室以唯一四字节签名标识，并携带长度、标志位及实际载荷。所有巢室均按4字节对齐，且不可跨hbin块边界。

1、键巢室（kn）：存储键节点名称、父键索引、子键列表索引、值列表索引、安全描述符索引、最后写入时间戳等核心元信息。

2、值巢室（kv）：存储值名称、数据类型（如REG_SZ、REG_DWORD）、数据大小、数据是否内联、以及数据本身或指向外部数据的偏移量。

3、子键列表巢室：以有序数组形式存放子键巢室索引，索引按子键名称Unicode字符串升序排列，支持二分查找算法实现O(log₂n)时间复杂度检索。

4

5、值列表巢室：以无序数组形式存放值巢室索引，不排序，因此按名称查找值需线性遍历，时间复杂度为O(n)。

三、蜂巢内索引与引用机制

蜂巢不依赖指针或地址硬编码，而采用相对偏移的巢室索引（cell index）构建逻辑关系。索引值为从文件起始到对应巢室起始位置的字节偏移量，除以4后取整所得的32位无符号整数。此设计确保蜂巢可在内存中任意位置加载而不破坏引用完整性。

1、键巢室中“父键索引”字段指向其父键巢室的索引值。

2、键巢室中“子键列表索引”字段指向该键所属子键列表巢室的索引值。

3、子键列表巢室中每个数组元素均为一个子键巢室索引，按名称顺序排列。

4、键巢室中“值列表索引”字段指向该键下值列表巢室的索引值。

5、值列表巢室中每个数组元素均为一个值巢室索引，顺序与注册表编辑器中显示顺序一致。

四、蜂巢文件的磁盘布局与加载路径

系统启动时，配置管理器首先加载HKLM\SYSTEM蜂巢（位于C:\Windows\System32\config\SYSTEM），随后读取其中HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\hivelist键下的映射项，据此定位其余蜂巢的物理路径并依次加载。所有蜂巢最终被映射至内存形成统一命名空间。

1、标准系统蜂巢文件包括DEFAULT、SAM、SECURITY、SOFTWARE、SYSTEM，均位于C:\Windows\System32\config\目录下，无扩展名。

2、用户蜂巢NTUSER.DAT位于C:\Users\[用户名]\NTUSER.DAT，登录时由Winlogon动态加载至HKU\[SID]路径下。

3、每个hivelist项的值数据为UTF-16LE编码的完整物理路径字符串，部分路径含环境变量如%SystemRoot%。

五、蜂巢的稳定存储与日志机制

为保障非易失性蜂巢在系统崩溃后仍可恢复一致状态，Windows引入事务日志机制。所有写操作先记录于日志文件（如SYSTEM.LOG），再更新主蜂巢。日志采用增量记录方式，避免同步刷盘带来的性能损耗。

1、日志文件与主蜂巢同名，扩展名为.LOG，位于同一目录下。

2、每次写入前，配置管理器将待变更的巢室旧值及新值写入日志缓冲区。

3、日志提交阶段，先写日志头（含序列号、校验和），再写日志体，最后强制刷盘。

4、系统重启时若检测到未完成事务，配置管理器依据日志重放或回滚操作，确保蜂巢处于原子一致性状态。

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