時(shí)間過(guò)得很快，離我的上一篇文章已經(jīng)又過(guò)了一個(gè)星期，本想隔上三兩天就開(kāi)始著手寫(xiě)第二篇的，無(wú)奈很忙，也有很多東西要去學(xué)習(xí)。一個(gè)星期沒(méi)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)了，不過(guò)對(duì)自己上個(gè)星期學(xué)習(xí)的過(guò)程到現(xiàn)在的記憶還很清晰，在上一篇文章里面，我提供了一個(gè)最基本最基本的驅(qū)動(dòng)程序框架，無(wú)非就是一個(gè)“main”函數(shù)加上一些附屬例程，事實(shí)上，就算是我們只有一個(gè)DriverEntry函數(shù)也是可行的，只是如果這樣的話(huà)，你對(duì)它的所有請(qǐng)求（或者說(shuō)是調(diào)用）都會(huì)失敗，事實(shí)上，上個(gè)驅(qū)動(dòng)本來(lái)就是什么也沒(méi)做！上一篇文章另外一個(gè)內(nèi)容就是，總結(jié)了使用WDK（DDK）與VS2008開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)的基本設(shè)置，想當(dāng)初我的第一個(gè)驅(qū)動(dòng)框架竟然會(huì)連接了kernel32.dll，這是一件多么可笑的事情，顯然這樣的“驅(qū)動(dòng)”是絕對(duì)不可能被正確加載的，所以，如果哪位新手再遇到我這樣的問(wèn)題（這個(gè)時(shí)候，你連DriverEntry都進(jìn)不去），請(qǐng)你檢查一下你鏈接得到的目標(biāo)文件使用了哪些輸入庫(kù)（姑且這么說(shuō)吧），目前為止，我的驅(qū)動(dòng)可能會(huì)用到ntoskrnl.exe和HAL.dll所提供的服務(wù)。

是啊，上個(gè)驅(qū)動(dòng)什么也不干，可以說(shuō)是一無(wú)是處。但是，據(jù)我最初聽(tīng)說(shuō)的驅(qū)動(dòng)，它主要就是提供一個(gè)PC機(jī)上的加入的新硬件的功能調(diào)用的模塊，可以說(shuō)是主要為應(yīng)用程序提供基本的輸入輸出服務(wù)，比如說(shuō)是一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)，我現(xiàn)在在用WPS，那么我選擇打印，打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序就負(fù)責(zé)把我WPS上的字傳給打印機(jī)輸出。我的概念最初也就僅限于這么多，再后來(lái)，我知道了文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，等等，我所知有限就不在這兒貽笑大方了，再申明一點(diǎn)，我寫(xiě)這一系列的文章只是要把我學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)贸鰜?lái)和那些和我一樣初學(xué)的同志們交流交流，如此而已。好了，開(kāi)始今天的內(nèi)容吧。

１.　IRP

首先我們得認(rèn)識(shí)的一個(gè)東西就是IRP，中文說(shuō)法是IO請(qǐng)求包，它的英文全稱(chēng)可能是I/O Request Package吧。一個(gè)說(shuō)法是，MS的驅(qū)動(dòng)框架是一個(gè)分層的驅(qū)動(dòng)模型，也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)用戶(hù)層的應(yīng)用程序發(fā)出一個(gè)IO請(qǐng)求的時(shí)候，由I/O管理器（這是一個(gè)內(nèi)核基本組件，在《NT文件系統(tǒng)內(nèi)幕》這本書(shū)里面有講，只是我感覺(jué)不怎么好理解，所以我也沒(méi)理解好，我只需要知道它給我們提供這些服務(wù)即可）將這個(gè)I/O請(qǐng)求按一個(gè)規(guī)定的模式打個(gè)包，里面有一些必須的參數(shù)，就是一個(gè)IRP。原則上，一個(gè)I/O請(qǐng)求，I/O管理器只會(huì)為我們創(chuàng)建一個(gè)IRP包。每個(gè)IRP包包括一個(gè)IRP頭部和一個(gè)IO_STACK_LOCATION數(shù)組，這個(gè)數(shù)組的元素個(gè)數(shù)由這個(gè)IRP包即將經(jīng)歷的所有驅(qū)動(dòng)層次來(lái)決定，每個(gè)數(shù)組元素對(duì)應(yīng)一個(gè)可能（只所以說(shuō)是可能，是因?yàn)?，某個(gè)驅(qū)動(dòng)會(huì)選擇完成一個(gè)IRP，從而這個(gè)IRP便不便會(huì)結(jié)束向下一個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳遞）會(huì)收到這個(gè)IRP包的驅(qū)動(dòng)，另一方面，這是一個(gè)由數(shù)組實(shí)現(xiàn)的一個(gè)棧,這個(gè)棧元素個(gè)數(shù)在IRP頭部有記錄。關(guān)于IRP我不想再多說(shuō)，太多了我也說(shuō)不清楚。另外一個(gè)值得一提的是，當(dāng)一個(gè)IRP傳遞到一個(gè)驅(qū)動(dòng)層次的時(shí)候，具體它是發(fā)給誰(shuí)了呢？它是發(fā)給了這層驅(qū)動(dòng)程序創(chuàng)建的DEVICE_OBJECT上來(lái)了，這就是我們的驅(qū)動(dòng)的每一個(gè)IO例程的兩個(gè)參數(shù)一個(gè)是DEVICE_OBJECT另一個(gè)是IRP的原因了，IRP是IO管理器提供的，這個(gè)DEVICE_OBJECT是這個(gè)IRP的目標(biāo)設(shè)備（如果你的驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建了多于一個(gè)設(shè)備的話(huà)），目前，我們的驅(qū)動(dòng)程序里面只是創(chuàng)建了一個(gè)虛擬的設(shè)備，所以，暫時(shí)不必考慮這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)，我相信可能大家看過(guò)別人的驅(qū)動(dòng)里面都有一個(gè)IS_MY_DEVICEOBJECT這么一個(gè)宏，顧名思義就是判斷是否是我們創(chuàng)建的設(shè)備對(duì)象的意思，加上也無(wú)防。

２.基本數(shù)據(jù)傳輸

　在今天，我想要說(shuō)明的基本數(shù)據(jù)傳輸是使用ReadFile和WriteFile來(lái)進(jìn)行用戶(hù)程序于內(nèi)核驅(qū)動(dòng)之間的最最基本的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。眾所周知，32位系統(tǒng)中的可用地址空間最多可達(dá)４GB，不過(guò)，默認(rèn)情況下，只有２GB是供應(yīng)用程序使用，而另外的２GB是供操作系統(tǒng)內(nèi)核使用的。對(duì)于供應(yīng)用程序使用的２GB的地址空間，對(duì)不同的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，盡管有相同的虛擬地址值，但實(shí)際對(duì)應(yīng)的物理地址可以不同，具體內(nèi)容就更可以不同了。但是，供操作系統(tǒng)內(nèi)核使用的２GB內(nèi)容對(duì)所有的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)都是相同的，只是對(duì)每個(gè)應(yīng)用程序都是拒絕訪問(wèn)的。一般情況下，為了保護(hù)系統(tǒng)安全，內(nèi)核驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用程序中間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如果需要，只有IO管理器和虛擬內(nèi)存管理器的介入才行（可能是這樣）。那么，操作系統(tǒng)內(nèi)核為我們的驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序提供了三種數(shù)據(jù)傳輸方式，①是直接IO；②是緩沖IO；③兩者都不IO（即非①非②）。由于Read和Write請(qǐng)求中數(shù)據(jù)的傳輸都是單方面的，所以，對(duì)于一種IO模式來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體是用相同的方式使用的。

①直接IO：當(dāng)采用直接IO是使用一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)核分配的一個(gè)MDL來(lái)完成的，所謂的MDL就是一個(gè)內(nèi)存描述符，它的細(xì)節(jié)我們可以參考相關(guān)資料，事實(shí)上我也解釋不清楚，但有一點(diǎn)我可以肯定的是，它可能是因?yàn)橹苯又赶驅(qū)?yīng)的物理內(nèi)存，所以相應(yīng)的IO類(lèi)型被稱(chēng)做直接IO。在驅(qū)動(dòng)里，我們可以使用MmGetSystemAddressForMdlSafe函數(shù)來(lái)返回一個(gè)和我們常用的線性地址一樣的地址來(lái)供我們使用，它實(shí)際上是一個(gè)使用了MmMapLockedPagesSpecifyCache宏，使用它鎖住了物理內(nèi)存從而使得在它有效期間不會(huì)被換出物理內(nèi)存從而保證了以后的訪問(wèn)不會(huì)引發(fā)缺頁(yè)異常而損失效率。而系統(tǒng)可用的像這樣的物理內(nèi)存是相當(dāng)有限的，所以對(duì)它的使用應(yīng)該采用保守的態(tài)度。而說(shuō)法說(shuō)，一般情況下我們應(yīng)該避免使用直接IO，除非迫不得已。當(dāng)使用直接IO時(shí)，在需要IO操作時(shí)，IO管理器會(huì)分配一個(gè)相關(guān)的MDL放在IRP的MdlAddress成員中供我們的IRP例程使用。

②緩沖IO：這種IO方式和名字很像哦，系統(tǒng)會(huì)分配一個(gè)與應(yīng)用程序傳入的地址不同的地址，當(dāng)寫(xiě)入（比如WriteFile)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將用戶(hù)傳入的數(shù)據(jù)復(fù)制到這個(gè)緩沖區(qū)傳入IRP例程，當(dāng)是讀出（如ReadFile）時(shí)，系統(tǒng)在這次IO操作完成并且在返回應(yīng)用程序之前，將這個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)復(fù)制到應(yīng)用程序的接收緩沖區(qū)中。這個(gè)緩沖區(qū)地址保存在IRP－>AssociatedIrp->SystemBuffer成員中。

③兩者都不IO：這是一種和以上兩種IO方式都不同的操作，IO管理器不會(huì)為我們創(chuàng)建任何緩沖區(qū)或MDL，而是，直接傳入應(yīng)用程序提供的接收或是寫(xiě)入地址。這里有點(diǎn)更應(yīng)該命名為直接IO，對(duì)不？但是，已經(jīng)這樣命名了，我們就應(yīng)該搞清楚它和真正的直接IO的區(qū)別，直接IO鎖定了實(shí)際的物理內(nèi)存而使之不會(huì)被換出物理內(nèi)存，而此處的兩者都不IO則沒(méi)有這個(gè)操作。這樣，這個(gè)用戶(hù)程序傳入的地址值保存在IRP結(jié)構(gòu)的UserBuffer域中。

這里所說(shuō)的IO方式僅限于IRP_MJ_READ和IRP_MJ_WRITE例程，并且，只能使用上面的三者之一。并且，這個(gè)IO方式是對(duì)應(yīng)于DEVICE_OBJECT的，很容易理解，每個(gè)IRP例程都只接收PDEVICE_OBJECT和PIRP兩個(gè)參數(shù)，我們創(chuàng)建的設(shè)備使用哪一種IO方式在設(shè)備創(chuàng)建后初始化中指定，當(dāng)一個(gè)IRP包發(fā)送給設(shè)備時(shí)，IO管理器會(huì)檢查對(duì)應(yīng)設(shè)備需要的IO方式而采用符合相應(yīng)IO方式的操作。這個(gè)IO方式在DEVICE_OBJECT的Flags域中指定。不管是讀寫(xiě)，都有讀寫(xiě)的字節(jié)長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度保存在當(dāng)前對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)棧中，在代碼中會(huì)有注釋。好了，不多說(shuō)了，我們來(lái)試一試上面的說(shuō)法（有一點(diǎn)小問(wèn)題，注意看清楚了）。

3. Example2驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

我們還是使用和上一例中相同的方式，我只是在（1）的基礎(chǔ)上做出擴(kuò)充，先復(fù)制相關(guān)的代碼吧。主框架代碼和Example1沒(méi)有太大區(qū)別,只是添加了我們這次將要加入的IRP_MJ_READ例程,另外,在我們的設(shè)備創(chuàng)建成功之后,還應(yīng)該為它設(shè)定READ和WRITE使用的IO方式,其它的都在主程序了.當(dāng)然,和Example1一樣，我沒(méi)有將這些代碼分開(kāi)在若干文件中，這是為了方便我往這里貼（嘿嘿），以后，代碼逐漸增多的時(shí)候，會(huì)分開(kāi)的。下面是代碼部分：

#include <wdm.h>

//因?yàn)橹恢С秩NIO方式，所以，下面兩個(gè)都不定義的話(huà)，就是使用NEITHER_IO了

//#define EXAMPLE2_BUFFERED_IO

#define EXAMPLE2_DIRECT_IO

//定義IO方式的選取及相及的例程

#ifdef EXAMPLE2_DIRECT_IO

#define EXAMPLE2_IO_TYPE DO_DIRECT_IO

#define Example2Read Example2DirectRead

#elif defined(EXAMPLE2_BUFFERED_IO)

#define EXAMPLE2_IO_TYPE DO_BUFFERED_IO

#define Example2Read Example2BufferedRead

#else //defined(EXAPME2_NEITHER_IO)

#define EXAMPLE2_IO_TYPE 0

#define Example2Read Example2NeitherRead

#endif

NTSTATUS Example2DirectRead(PDEVICE_OBJECT pDevObj,PIRP pIrp);

NTSTATUS Example2BufferedRead(PDEVICE_OBJECT pDevObj,PIRP pIrp);

NTSTATUS Example2NeitherRead(PDEVICE_OBJECT pDevObj,PIRP pIrp);

//驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)

NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDrvObj,PUNICODE_STRING pUsRegPath)

{

 NTSTATUS status = STATUS_UNSUCCESSFUL;//初始化為不成功

 UNICODE_STRING usDevName;//我們的設(shè)備名

 UNICODE_STRING usDosDevName;//Dos符號(hào)鏈接

 PDEVICE_OBJECT pDevObj = NULL;//設(shè)備對(duì)象

 unsigned int nIndex;//一個(gè)計(jì)數(shù)器,循環(huán)的時(shí)候可以用到

 DbgPrint("Example2: Driver entry is called.\n");

 //初始化兩個(gè)Unicodestring

 RtlInitUnicodeString(&usDevName,L"\\Device\\Example2");

 RtlInitUnicodeString(&usDosDevName,L"\\DosDevices\\Example2");

 //現(xiàn)在我們創(chuàng)建設(shè)備

 status = IoCreateDevice(pDrvObj,0,&usDevName,FILE_DEVICE_UNKNOWN,

  FILE_DEVICE_SECURE_OPEN,FALSE,&pDevObj);

 //只有成功創(chuàng)建設(shè)備我們才有必要繼續(xù)

 if(NT_SUCCESS(status)){//測(cè)試成功與否一般用這個(gè)宏,而不是讓它直接與STATUS_SUCCESS比

//較,查看一下這個(gè)宏定義就知道了

  //成功創(chuàng)建設(shè)備之后,我們要作的一件事就是初使化驅(qū)動(dòng)的IRP例程，現(xiàn)在，我們的驅(qū)動(dòng)什么都不   //干，所以，每個(gè)例程也還是什么都不做

  //每個(gè)設(shè)備最多有IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION個(gè)IRP例程，現(xiàn)在，我們都把它們初始//化成   //一個(gè)相同的入口

  for(nIndex=0;nIndex<IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION;++nIndex)

   pDrvObj->MajorFunction[nIndex] = Example2IrpRoutine;

  //======現(xiàn)在我們已經(jīng)提供了實(shí)質(zhì)性的Read例程,所以,不使用默認(rèn)例程了

  pDrvObj->MajorFunction[IRP_MJ_READ] = Example2Read;

  //接下來(lái)，我再安裝一個(gè)卸載例程

  pDrvObj->DriverUnload = Example2Unload;

  //把創(chuàng)建的設(shè)備保存起來(lái)吧,否則以后便不能引用啦

  pDrvObj->DeviceObject = pDevObj;

  //====下面這一行代碼是在Example1的基礎(chǔ)上添加的，指定我們的讀寫(xiě)例程使用的IO方式

  pDevObj->Flags |= EXAMPLE2_IO_TYPE;

  //好了,創(chuàng)建符號(hào)鏈接,

  status = IoCreateSymbolicLink(&usDosDevName,&usDevName);

  if(!NT_SUCCESS(status)){

   IoDeleteDevice(pDevObj);//刪除創(chuàng)建的設(shè)備對(duì)象

  }

 }

 return status;//

}

NTSTATUS Example2DirectRead(PDEVICE_OBJECT pDevObj,PIRP pIrp)

{

 NTSTATUS status = STATUS_UNSUCCESSFUL;

 PIO_STACK_LOCATION pIoStack = NULL;

 unsigned int nBytesRead = 0;

 char* pUserBuffer = NULL;//用來(lái)

 char* szFromDriver = "This is the string data from Example2 driver:DirectIO.";//用戶(hù)程序的讀請(qǐng)求將從此      //串中填充

 DbgPrint("This is calling of Example2 driver using directIo.\n");

 pIoStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);

 if(pIoStack!=NULL&&pIrp->MdlAddress!=NULL){//因?yàn)橹苯覫O使用系統(tǒng)提供的Mdl數(shù)據(jù)，所以，必須           //檢查這個(gè)值，

  //如果對(duì)一個(gè)空的MdlAddress地址使用以下操作，而我們又沒(méi)采取其它防范措施，將會(huì)導(dǎo)致一次   //藍(lán)屏

  pUserBuffer = MmGetSystemAddressForMdlSafe(pIrp->MdlAddress,NormalPagePriority);

  //如果以上操作成功執(zhí)行，pUserBuffer應(yīng)該是一個(gè)可用的線性虛擬地址

  if(pUserBuffer!=NULL){

  //現(xiàn)在是時(shí)候檢查用戶(hù)接收緩沖區(qū)長(zhǎng)度了

  nBytesRead = pIoStack->Parameters.Read.Length;//可見(jiàn),如果是寫(xiě)的話(huà),此處應(yīng)該是       //Parameters.Write.Length

  if(nBytesRead>56)//因?yàn)槲覀兊膬?nèi)核數(shù)據(jù)源只有56個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)

   nBytesRead = 56;

  //好了,可以復(fù)制了

  RtlCopyMemory(pUserBuffer,szFromDriver,nBytesRead);

  status = STATUS_SUCCESS;//表示操作成功完成

  }//end if pUserBuffer!=NULL

 }

 //好了,該返回給用戶(hù)程序一些相關(guān)的信息了,這些信息保存在IRP的IoStatus域中

 pIrp->IoStatus.Status = status;//操作成功還是失敗

 pIrp->IoStatus.Information = nBytesRead;//讀寫(xiě)操作完成長(zhǎng)度

 //現(xiàn)在,還應(yīng)該通知IO管理器,這個(gè)IRP已經(jīng)完成,不再繼續(xù)處理

 IoCompleteRequest(pIrp,IO_NO_INCREMENT);

 return status;

}

NTSTATUS Example2BufferedRead(PDEVICE_OBJECT pDevObj,PIRP pIrp)

{

 NTSTATUS status = STATUS_UNSUCCESSFUL;

 PIO_STACK_LOCATION pIoStack = NULL;

 unsigned int nBytesRead = 0;

 char* pUserBuffer = NULL;//用來(lái)

 char* szFromDriver = "This is the string data from Example2 driver:BufferedIo.";//用戶(hù)程序的讀請(qǐng)求將從      //此串中填充

 DbgPrint("This is calling of Example2 driver using BufferedIo.\n");

 pIoStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);

 pUserBuffer = pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer;//這是系統(tǒng)為我們準(zhǔn)備的緩沖區(qū),我們?cè)谒厦娌僮骷?/font>    //可,.此IO完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將其中的數(shù)據(jù)復(fù)制給用戶(hù)程序