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| 关键词： pos 内核 asdf struct static include count file 文件 主设备 |
我们学习程序设计，都是从“Hello World”开始的，驱动程序也不例外，今天我就写一个驱动版的“Hello World”来热热身，目的希望大家能对驱动程序的基本框架有所了解。 驱动程序分为2类，一个是Kernel模式驱动，另一个是Windows模式驱动，2种模式本质是相同，但细节不同，本文介绍的是内核模式驱动和驱动程序的安装、使用。 驱动程序同普通的EXE，DLL一样，都属于PE文件，而且都有一个入口函数。但EXE中，入口函数是main()/WinMain()和Unicode的wmain()/wWinmain()，DLL的入口函数则可有可无，它是DllMain()。驱动程序也有入口函数，而且是必须的，它是DriverEntry()，再次提示，它是必须的，因为I/O管理器会首先调用驱动程序的DriverEntry()，它的作用就像DllMain()--完成一些初始化工作。DriverEntry()一共有2个参数：1PDRIVER_OBJECT DriverObject，指向驱动程序对象的指针，我们操作驱动程序，全靠它，它是由I/O管理器传递进来的；2）PUNICODE_STRING RegistryPath，驱动程序的服务主键，这个参数的使用并不多，但要注意，在DriverEntry()返回后，它可能会消失，所以如果需要使用，记住先要保存下来。DriverEntry()的返回一个NTSTATUS值，它是一个ULONG值，具体的定义，请参见DDK中的NTSTATUS.H头文件，里边有详细的定义。 既然要写驱动版的“Hello World”，就需要确定如何来与驱动程序通信，常用的共享内存，共享事件，IOCTL宏，或者直接用ReadFile()或WriteFile()进行读写，在本文里我就采用一种简单的、但又很常用的IOCTL宏，它依赖的IRP派遣例程是IRP_MJ_DEVICE_CONTROL，Win32程序使用DeviceIoControl()与驱动进行通信，根据不同的IOCTL宏，输出不同的调试信息。为了简便，我并没有使用ReadFile()将信息读出来，而是直接用DbgPrint()输出，所以需要使用DbgView查看，其他调试工具也可以。PS：偷懒！ 驱动程序与I/O管理器通信，使用的是IRP，即I/O请求包。IRP分为2部分：1）IRP首部；2）IRP堆栈。IRP首部信息如下： IRP首部：IO_STATUS_BLOCK IoStatus 包含I/O请求的状态 PVOID AssociatedIrp.SystemBuffer 如果执行缓冲区I/O，这个指针指向系统缓冲区 PMDL MdlAddress 如果直接I/O，这个指针指向用户缓冲区的存储器描述符表 PVOID UserBuffer I/O缓冲区的用户空间地址 IRP堆栈：UCHAR MajorFunction 指示IRP_MJ_XXX派遣例程 UCHAR MinorFunction 同上，一般文件系统和SCSI驱动程序使用它 union Parameters MajorFunction的联合类型 { struct Read IRP_MJ_READ的参数 ULONG Length ULONG Key LARGE_INTEGER ByteOffset struct Write IRP_MJ_WRITE的参数 ULONG Length ULONG Key LARGE_INTEGER ByteOffset struct DeviceIoControl IRP_MJ_DEVICE_CONTROL参数ULONG OutputBufferLength ULONG InputBufferLength ULONG IoControlCode PVOID Type3InputBuffer } PDEVICE_OBJECT DeviceObject 请求的目标设备对象的指针 PFILE_OBJECT FileObject 请求的目标文件对象的指针，如果有的话 操作IRP。对于不同的IRP函数，操作也是不同的：有的只操作IRP首部；有的只操作IRP堆栈；还有操作IRP整体，下面是一些常用的函数： IRP整体： 名称 描述 调用者IoStartPacket 发送IRP到Start I/O例程 Dispatch IoCompleteRequest 表示所有的处理完成 DpcForIsr IoStartNextPacket 发送下一个IRP到Start I/O例程 DpcForIsr IoCallDriver 发送IRP请求 Dispatch IoAllocateIrp 请求另外的IRP Dispatch IoFreeIrp 释放驱动程序分配的IRP I/O Completion IRP堆栈： 名称 描述 调用者IoGetCurrentIrpStackLocation 得到调用者堆栈的指针 Dispatch IoMarkIrpPending 为进一步的处理标记调用者I/O堆栈 Dispatch IoGetNextIrpStackLocation 得到下一个驱动程序的I/O堆栈的指针 Dispatch IoSetNextIrpStackLocation 将I/O堆栈指针压入堆栈 Dispatc 在驱动程序，IRP派遣例程起着很重要的作用，每个IRP派遣例程，几乎都有对应的Win32函数，下面是几个常用的： IRP派遣例程： 名称 描述 调用者IRP_MJ_CREATE 请求一个句柄 CreateFile IRP_MJ_CLEANUP 在关闭句柄时取消悬挂的IRP CloseHandle IRP_MJ_CLOSE 关闭句柄 CloseHandle IRP_MJ_READ 从设备得到数据 ReadFile IRP_MJ_WRITE 传送数据到设备 WriteFile IRP_MJ_DEVICE_CONTROL 控制操作（利用IOCTL宏） DeviceIoControl IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL 控制操作(只能被内核调用) N/A IRP_MJ_QUERY_INFORMATION 得到文件的长度 GetFileSize IRP_MJ_SET_INFORMATION 设置文件的长度 SetFileSize IRP_MJ_FLUSH_BUFFERS 写输出缓冲区或者丢弃输入缓冲区 FlushFileBuffers FlushConsoleInputBuffer PurgeComm IRP_MJ_SHUTDOWN 系统关闭 InitiateSystemShutdown ==================================================================================================== 下面开始写我们的驱动版的“Hello World”，程序很简单，先介绍一下流程： 1，调用IoCreateDevice()创建一个设备，并返回一个设备对象。2，调用IoCreateSynbolicLink()创建一个符号连接，使Win32程序可以使用驱动程序3，设置IRP_MJ_DEVICE_CONTROL派遣例程HelloWorldDispatch()和卸载例程HelloWorldUnLoad()。 如果Win32程序使用DeviceIoControl()，则执行HelloWorldDispatch()函数4，调用IoGetCurrentIrpStackLocation()得到当前调用者的IRP指针5，取得IO控制代码，完成后使用IoCompleteRequest()完成IRP操作 如果使用ControlService()停止驱动程序，则执行HelloWorldUnLoad()函数4，调用IoDeleteSymbolicLink()删除符号连接5，调用IoDeleteDevice()删除已建立的设备 驱动入口DriverEntry()//创建设备IoCreateDevice(DriverObject, //驱动程序对象 0, //扩展设备的大小，由于不需要，所以置0 &DeviceNameString, //设备名称 FILE_DEVICE_UNKNOWN, //设备类型 0, //指示设备允许的操作 FALSE, //如果为TRUE，表示只能有一个线程使用该设备，为FALSE，则没有限制 &lpDeviceObject); //返回的设备对象 //创建符号连接IoCreateSymbolicLink(&DeviceLinkString, //存放符号连接的UNICODE_STRING &DeviceNameString); //设备名称 //派遣例程和卸载例程DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]=HelloWorldDispatch;吧DriverObject->DriverUnload=HelloWorldUnLoad; IRP派遣例程HelloWorldDispatch() IrpStack=IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp); //得到当前调用者的IRP堆栈 //获取IO控制代码，并执行指定操作，这里只是DbgPrint()IoControlCodes=IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;switch (IoControlCodes) { ...... IoCompleteRequest(pIrp,IO_NO_INCREMENT); //完成IRP操作 卸载例程HelloWorldUnLoad() //删除符号连接和设备IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString);IoDeleteDevice(DriverObject->DeviceObject); ====================================================================================================完整代码：#ifndef __HELLOWORLD_C__#define __HELLOWORLD_C__ #define DEBUGMSG #include "HelloWorld.h" //驱动入口NTSTATUS DriverEntry (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,IN PUNICODE_STRING RegistryPath){ NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS; PDEVICE_OBJECT lpDeviceObject=NULL; //指向设备对象的指针 UNICODE_STRING DeviceNameString; //设备名称 UNICODE_STRING DeviceLinkString; //符号连接 //调试信息 #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("Starting DriverEntry()\n"); #endif RtlInitUnicodeString(&DeviceNameString,NT_DEVICE_NAME); //初始化Unicode字符串 //创建设备 ntStatus=IoCreateDevice(DriverObject,0,&DeviceNameString,FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0,FALSE,&lpDeviceObject); //使用NT_SUCCESS宏检测函数调用是否成功 if (!NT_SUCCESS(ntStatus)) { #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("Error IoCreateDevice()\n"); #endif goto Error; } RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME); //创建符号连接 ntStatus=IoCreateSymbolicLink(&DeviceLinkString,&DeviceNameString); if (!NT_SUCCESS(ntStatus)) { #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("Error IoCreateSymbolicLink()\n"); #endif goto Error; } //设置IRP派遣例程和卸载例程 DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]=//HelloWorldDispatch; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]=//HelloWorldDispatch; DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]=HelloWorldDispatch; DriverObject->DriverUnload=HelloWorldUnLoad; return ntStatus; Error: #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("Error DriverEntry()\n"); #endif return ntStatus;} NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp){ NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS; ULONG IoControlCodes=0; //I/O控制代码 PIO_STACK_LOCATION IrpStack=NULL; //IRP堆栈 //设置IRP状态 pIrp->IoStatus.Status=STATUS_SUCCESS; pIrp->IoStatus.Information=0; #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("Starting HelloWorldDispatch()\n"); #endif IrpStack=IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp); //得到当前调用者的IRP switch (IrpStack->MajorFunction) { case IRP_MJ_CREATE: #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("IRP_MJ_CREATE\n"); #endif break; case IRP_MJ_CLOSE: #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("IRP_MJ_CLOSE\n"); #endif break; case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL: #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("IRP_MJ_DEVICE_CONTROL\n"); #endif //取得I/O控制代码 IoControlCodes=IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode; switch (IoControlCodes) { //启动 case START_HELLPWORLD: DbgPrint("Starting \"Hello World\"\n"); break; //停止 case STOP_HELLPWORLD: DbgPrint("Stoping \"Hello World\"\n"); break; default: pIrp->IoStatus.Status=STATUS_INVALID_PARAMETER; break; } break; default:break; } ntStatus=pIrp->IoStatus.Status; IoCompleteRequest(pIrp,IO_NO_INCREMENT); return ntStatus;} VOID HelloWorldUnLoad (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject){ UNICODE_STRING DeviceLinkString; PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp1=NULL; PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp2=NULL; #ifdef DEBUGMSG DbgPrint("Starting HelloWorldUnLoad()\n"); #endif RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME); IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString); //删除符号连接 if (DriverObject) { DeviceObjectTemp1=DriverObject->DeviceObject; //删除设备 while (DeviceObjectTemp1) { DeviceObjectTemp2=DeviceObjectTemp1; DeviceObjectTemp1=DeviceObjectTemp1->NextDevice; IoDeleteDevice(DeviceObjectTemp2); } }} #endif ====================================================================================================驱动程序的编译需要使用DDK中的build实用程序，它是一个命令行程序，使用不是很方便。VC知识库有一篇在VC++ 6.0中编译驱动的文章，有兴趣可以去看看。 1，makefile编译驱动程序，首先应该准备一个makefile，这个文件很简单，只有一句代码：## DO NOT EDIT THIS FILE!!! Edit .\sources. if you want to add a new source# file to this component. This file merely indirects to the real make file# that is shared by all the driver components of the Windows NT DDK# !INCLUDE $(NTMAKEENV)\makefile.def 正如描述的那样，不要修改这个文件---它是通用的！ 2，sources准备的第二个文件就是sources，它描述了一些编译的细节。针对本文的程序，sources文件的内容是这样的：TARGETNAME=HelloWorld //驱动名称TARGETPATH=. //编译后SYS的路径TARGETTYPE=DRIVER //类型为驱动程序 SOURCES= HelloWorld.c //只有一个源文件 有了这2个文件后，就可以使用build进行编译了。进入「开始」菜单\程序\Development Kits\Windows 2000 DDK，分别有3个CMD程序：1）Checked 64 Bit Build Environment，“Debug”的64位版本；2）Checked Build Environment“Debug”的32位版本；3）Free Build Environment，“Release”的32位版本。不用说，肯定是使用Free Build Environment。 New or updated MSVC detected. Updating DDK environment.... Setting environment for using Microsoft Visual C++ tools.Starting dirs creation...Completed. C:\NTDDK>cd\ C:\>cd HelloWorld C:\HelloWorld>buildBUILD: Object root set to: ==> objfreBUILD: /i switch ignoredBUILD: Compile and Link for i386BUILD: Loading c:\NTDDK\build.dat...BUILD: Computing Include file dependencies:BUILD: Examining c:\helloworld directory for files to compile. c:\helloworld - 1 source files (127 lines)BUILD: Saving c:\NTDDK\build.dat...BUILD: Compiling c:\helloworld directoryCompiling - helloworld.c for i386BUILD: Linking c:\helloworld directoryLinking Executable - i386\helloworld.sys for i386BUILD: Done 1 file compiled 1 executable built C:\HelloWorld> 现在C:\HelloWorld\i386目录下，就有了HelloWorld.sys。 ====================================================================================================驱动程序的安装如同安装服务一样，唯一不同的是，创建服务时，类型是内核驱动，其他跟操作服务没什么区别。 安装驱动程序流程：1，调用OpenSCManager()打开服务控制管理器2，调用CreateService()创建一个服务，服务类型为内核驱动3，调用OpenService()取得服务句柄启动服务4，调用StartService()启动服务停止服务4，调用ControlService()停止服务删除服务4，调用DeleteService()删除服务5，调用CloseServiceHandle()关闭服务句柄 操作驱动程序流程： 1，调用CreateFile()取得设备句柄2，调用DeviceIoControl()传递I/O控制代码3，调用CloseHandle()关闭设备句柄 http://www.xfocus.net/tools/200411/882.html这里有一个完整的驱动安装程序，所以我就不写了，只给出操作驱动程序的代码 完整代码： #define DEBUGMSG #include <windows.h>#include <winioctl.h>#include <stdio.h> #define DEVICE_HELLO_INDEX 0x860 #define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)#define STOP_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX+1,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) #define erron GetLastError() #define MY_DEVICE_NAME "\\\\.\\HelloWorld" #define MY_DEVICE_START "-start"#define MY_DEVICE_STOP "-stop" BOOL DriverControl (TCHAR *Maik); void Usage (TCHAR *Paramerter); int main (int argc,TCHAR *argv[]){ if (argc!=2) { Usage(argv[0]); return 0; } if (strcmpi(argv[1],MY_DEVICE_START)==0 || strcmpi(argv[1],MY_DEVICE_STOP)==0) DriverControl(argv[1]); else { Usage(argv[0]); return 0; } return 0;} BOOL DriverControl (TCHAR *Maik){ HANDLE hDevice=NULL; //设备句柄 DWORD RetBytes=0; //获得设备句柄 hDevice=CreateFile(MY_DEVICE_NAME,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL); if (hDevice==INVALID_HANDLE_value) { #ifdef DEBUGMSG printf("CreateFile() GetLastError reports %d\n",erron); #endif return FALSE; } //启动 if (strcmpi(Maik,MY_DEVICE_START)==0) { //传递启动的I/O控制代码 if (!(DeviceIoControl(hDevice,START_HELLPWORLD,NULL,0,NULL,0,&RetBytes,NULL))) { #ifdef DEBUGMSG printf("DeviceIoControl() GetLastError reports %d\n",erron); #endif CloseHandle(hDevice); return FALSE; } } //停止 if (strcmpi(Maik,MY_DEVICE_STOP)==0) { //传递停止的I/O控制代码 if (!(DeviceIoControl(hDevice,STOP_HELLPWORLD,NULL,0,NULL,0,&RetBytes,NULL))) { #ifdef DEBUGMSG printf("DeviceIoControl() GetLastError reports %d\n",erron); #endif CloseHandle(hDevice); return FALSE; } } if (hDevice) CloseHandle(hDevice); //关闭句柄 return TRUE;} void Usage (TCHAR *Paramerter){ fprintf(stderr,"============================================================================\n" " 驱动版Hello World\n" "作者：dahubaobao[EST]\n" "主页：www.eviloctal.com or www.ringz.org\n" "邮件：[email protected]\n" "OICQ：382690\n\n" "%s -start\t启动\n" "%s -stop \t停止\n\n" "本程序只是用做代码交流，如有错误，还请多多包含！\n" "============================================================================\n" ,Paramerter,Paramerter);} 头文件HelloWorld.h代码： #ifndef __HELLOWORLD_H__#define __HELLOWORLD_H__ #include <ntddk.h> #define DEVICE_HELLO_INDEX 0x860 //2个IOCTL宏#define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)#define STOP_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX+1,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) #define NT_DEVICE_NAME L"\\Device\\HelloWorld" //设备名称#define DOS_DEVICE_NAME L"\\DosDevices\\HelloWorld" //符号连接 NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp); VOID HelloWorldUnLoad (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject); #endif =======================================================================参考资料： 《Windows 2000 DDK》 《Windows 2000 驱动程序设计》 |
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