[转]Windows文件系统的杂谈

 

2011-08-19 11:37

author: jonathan

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1 杂谈

1.1 FCB/SCB的COMMON结构定义
// fat
#define NTC_UNDEFINED                    ((NODE_TYPE_CODE)0x0000)

#define FAT_NTC_DATA_HEADER              ((NODE_TYPE_CODE)0x0500)
#define FAT_NTC_VCB                      ((NODE_TYPE_CODE)0x0501)
#define FAT_NTC_FCB                      ((NODE_TYPE_CODE)0x0502)
#define FAT_NTC_DCB                      ((NODE_TYPE_CODE)0x0503)
#define FAT_NTC_ROOT_DCB                 ((NODE_TYPE_CODE)0x0504)
#define FAT_NTC_CCB                      ((NODE_TYPE_CODE)0x0507)
#define FAT_NTC_IRP_CONTEXT              ((NODE_TYPE_CODE)0x0508)

// ntfs
#define NTC_UNDEFINED                    ((NODE_TYPE_CODE)0x0000)

#define NTFS_NTC_DATA_HEADER             ((NODE_TYPE_CODE)0x0700)
#define NTFS_NTC_VCB                     ((NODE_TYPE_CODE)0x0701)
#define NTFS_NTC_FCB                     ((NODE_TYPE_CODE)0x0702)
#define NTFS_NTC_SCB_INDEX               ((NODE_TYPE_CODE)0x0703)
#define NTFS_NTC_SCB_ROOT_INDEX          ((NODE_TYPE_CODE)0x0704)
#define NTFS_NTC_SCB_DATA                ((NODE_TYPE_CODE)0x0705)
#define NTFS_NTC_SCB_MFT                 ((NODE_TYPE_CODE)0x0706)
#define NTFS_NTC_SCB_NONPAGED            ((NODE_TYPE_CODE)0x0707)
#define NTFS_NTC_CCB_INDEX               ((NODE_TYPE_CODE)0x0708)
#define NTFS_NTC_CCB_DATA                ((NODE_TYPE_CODE)0x0709)
#define NTFS_NTC_IRP_CONTEXT             ((NODE_TYPE_CODE)0x070A)
#define NTFS_NTC_LCB                     ((NODE_TYPE_CODE)0x070B)
#define NTFS_NTC_PREFIX_ENTRY            ((NODE_TYPE_CODE)0x070C)
#define NTFS_NTC_QUOTA_CONTROL           ((NODE_TYPE_CODE)0x070D)

//cdfs
#define NTC_UNDEFINED                   ((NODE_TYPE_CODE)0x0000)

#define CDFS_NTC_DATA_HEADER            ((NODE_TYPE_CODE)0x0301)
#define CDFS_NTC_VCB                    ((NODE_TYPE_CODE)0x0302)
#define CDFS_NTC_FCB_PATH_TABLE         ((NODE_TYPE_CODE)0x0303)
#define CDFS_NTC_FCB_INDEX              ((NODE_TYPE_CODE)0x0304)
#define CDFS_NTC_FCB_DATA               ((NODE_TYPE_CODE)0x0305)
#define CDFS_NTC_FCB_NONPAGED           ((NODE_TYPE_CODE)0x0306)
#define CDFS_NTC_CCB                    ((NODE_TYPE_CODE)0x0307)
#define CDFS_NTC_IRP_CONTEXT            ((NODE_TYPE_CODE)0x0308)
#define CDFS_NTC_IRP_CONTEXT_LITE       ((NODE_TYPE_CODE)0x0309)

typedef struct _FSRTL_COMMON_FCB_HEADER {
CSHORT NodeTypeCode;
CSHORT NodeByteSize;
UCHAR Flags;
UCHAR IsFastIoPossible;
UCHAR Flags2;
UCHAR Reserved : 4;
UCHAR Version : 4;
PERESOURCE Resource;
PERESOURCE PagingIoResource;
LARGE_INTEGER AllocationSize;
LARGE_INTEGER FileSize;
LARGE_INTEGER ValidDataLength;
} FSRTL_COMMON_FCB_HEADER;
typedef FSRTL_COMMON_FCB_HEADER *PFSRTL_COMMON_FCB_HEADER;

Flags2 & FSRTL_FLAG2_SUPPORTS_FILTER_CONTEXTS

typedef struct _FSRTL_ADVANCED_FCB_HEADER {
FSRTL_COMMON_FCB_HEADER;
PFAST_MUTEX FastMutex;
LIST_ENTRY FilterContexts;
EX_PUSH_LOCK PushLock;
PVOID* FileContextSupportPointer;
} FSRTL_ADVANCED_FCB_HEADER;
typedef FSRTL_ADVANCED_FCB_HEADER *PFSRTL_ADVANCED_FCB_HEADER;

typedef struct _FSRTL_PER_STREAM_CONTEXT {
LIST_ENTRY Links;
PVOID OwnerId;
PVOID InstanceId;
PFREE_FUNCTION FreeCallback;
} FSRTL_PER_STREAM_CONTEXT, *PFSRTL_PER_STREAM_CONTEXT;

OwnerId和InstanceId都需要有意义的值：
OwnerId = 可以是驱动对象的地址等
InstanceId = 可以使流上下文地址 (FsRtlGetPerStreamContextPointer)

1.2 Cleanup和Close的区别

在FCB或者SCB中都有如下两个变量：

    CLONG CleanupCount; 打开未关闭文件句柄。   
    CLONG CloseCount; 打开未关闭文件对象。

在SCB中还有一变量：

    //
    // A count of the number of file objects opened on this stream
    // which represent user non-cached handles. We use this count to
    // determine when to flush and purge the data section in only
    // non-cached handles remain on the file.
    //
    CLONG NonCachedCleanupCount;

1.3 资源同步问题

在文件过滤驱动中，如要访问ExAcquireResourceExclusive等资源时，为了防止一般内核的APC调度，需调用如下接口：

FsRtlEnterFileSystem(KeEnterCriticalRegion)
FsRtlExitFileSystem(KeExitCriticalRegion)

关于设置TopLevelIrp也是很重要的，在访问ExAcquireResourceExclusive等资源时，也需要考虑该接口调用：

if ( IoGetTopLevelIrp() == NULL ) {

        IoSetTopLevelIrp( Irp );

        return TRUE;

    } else {

        return FALSE;
    }

设置IoSetTopLevelIrp目的：当前调用的irp是否是原始的线程操作irp还是由于线程的其他操作从而又产生的新的irp操作。

1.4 文件对象状态跟踪

跟踪一个文件操作的状态，一般使用FCB。而FCB的生命周期，又是以CREATE开始，以CLOSE结束。
但是文件系统内部也会通过IoCreateStreamFileObject(会调用IRP_MJ_CLEANUP) 和 IoCreateStreamFileObjectLite(会调用IRP_MJ_CLEANUP或者IRP_MJ_CLOSE)等创建文件对象，但是这些文件对象却不会调用Create，为跟踪状态带来困难。

因此，必须在IRP_MJ_READ、IRP_MJ_WRITE、IRP_MJ_SET_INFORMATION和IRP_MJ_GET_INFORMATION中动态创建。

1.5 文件加密中注意要清缓存

1.5.1 文件加密关注重点是缓存问题

1.5.2 清缓存有两个时机：create和cleanup

1.5.3 清缓存方式

1.5.4 双缓存与双FCB，个人认为本质是相同，不过是管理缓存的方法和机制作了改变，结果可能双FCB有更加稳定和高移植性

1.6 同步机制

spin_lock, event, resource, mutex, time, semaphore, thread, process, file等各种对象

1.7 IRP_MJ_FILE_SYSTEM_CONTROL

    此接口调用的device是设备，但是这个设备参数哪里来的呢？

    其实就是IrpSp->Parameters.MountVolume.Vpb->RealDevice中的设备。