本文共 12290 字,大约阅读时间需要 40 分钟。
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 CompletionIRP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"); #endifRtlInitUnicodeString(&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"); #endifreturn 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"); #endifIrpStack=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"); #endifRtlInitUnicodeString(&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>build
BUILD: 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: Done1 file compiled
1 executable builtC:/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 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:[url]www.eviloctal.com[/url] or [url]www.ringz.org[/url]/n" "邮件:[email]dahubaobao@eviloctal.com[/email]/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
转载地址:http://oogji.baihongyu.com/