WDM驱动程序入门－Hello WDM

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//一定要的头文件，声明了函数模块和变量：
#include "HelloWDM.h"

/***************************************************************
函数名称：DriverEntry()
功能描述：WDM程序入口
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//extern "C"是必须的，表示“用C链接”。如果你的文件名是HelloWDM.c的话，这句可以省略。
extern "C"
NTSTATUS DriverEntry(    IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
                        IN PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
    //指定“添加设备”消息由函数“HelloWDMAddDevice()”来处理：
    DriverObject->DriverExtension->AddDevice = HelloWDMAddDevice;
    //指定“即插即用”消息由函数“HelloWDMPnp()”来处理：
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = HelloWDMPnp;

    //返回一个NTSTATUS值STATUS_SUCCESS。几乎所有的驱动程序例程都必须返回一个NTSTATUS值，这些值在NTSTATUS.H DDK头文件中有详细的定义。
    return STATUS_SUCCESS;
}

/***************************************************************
函数名称：HelloWDMAddDevice()
功能描述：处理“添加设备”消息
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NTSTATUS HelloWDMAddDevice(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
                           IN PDEVICE_OBJECT PhysicalDeviceObject)
{
    //定义一个NTSTATUS类型的返回值：
    NTSTATUS status;
    //定义一个功能设备对象（Functional Device Object）：
    PDEVICE_OBJECT fdo;

    //创建我们的功能设备对象，并储存到fdo中：
    status = IoCreateDevice(
        DriverObject,                //驱动程序对象
        sizeof(DEVICE_EXTENSION),    //要求的设备扩展的大小
        NULL,                        //设备名称，这里为NULL
        FILE_DEVICE_UNKNOWN,        //设备的类型，在标准头文件WDM.H或NTDDK.H中列出的FILE_DEVICE_xxx值之一
        0,                            //各种常量用OR组合在一起，指示可删除介质、只读等。
        FALSE,                        //如果一次只有一个线程可以访问该设备，为TRUE，否则为FALSE
        &fdo);                        //返回的设备对象

    //NT_SUCCESS宏用于测试IoCreateDevice内核是否成功完成。不要忘记检查对内核的所有调用是否成功。NT_ERROR宏不等同于!NT_SUCCESS，最好使用!NT_SUCCESS，因为除了错误外，它还截获警告信息。
    if( !NT_SUCCESS(status))
        return status;

    //创建一个设备扩展对象dx，用于存储指向fdo的指针：
    PDEVICE_EXTENSION dx = (PDEVICE_EXTENSION)fdo->DeviceExtension;
    dx->fdo = fdo;

    //用IoAttachDeviceToDeviceStack函数把HelloWDM设备挂接到设备栈：
    dx->NextStackDevice = IoAttachDeviceToDeviceStack(fdo, PhysicalDeviceObject);

    //设置fdo的flags。有两个“位”是必须改变的，一个是必须清除DO_DEVICE_INITIALIZING标志，如果在DriverEntry例程中调用IoCreateDevice()，就不需要清除这个标志位。还有一个是必须设置DO_BUFFER_IO标志位：
    fdo->Flags |= DO_BUFFERED_IO | DO_POWER_PAGABLE;
    fdo->Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING;

    //返回值：
    return STATUS_SUCCESS;
}

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函数名称：HelloWDMPnp()
功能描述：处理“即插即用”消息
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NTSTATUS HelloWDMPnp(IN PDEVICE_OBJECT fdo,
                        IN PIRP Irp)
{
    //创建一个设备扩展对象dx，用于存储指向fdo的指针：
    PDEVICE_EXTENSION dx=(PDEVICE_EXTENSION)fdo->DeviceExtension;

    //首先要通过函数IoGetCurrentIrpStackLocation()得到当前的IRP，并由此得到Minor Function：
    PIO_STACK_LOCATION IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(Irp);
    ULONG MinorFunction = IrpStack->MinorFunction;

    //然后把这个Minor Function传递给下一个设备栈：
    IoSkipCurrentIrpStackLocation(Irp);
    NTSTATUS status = IoCallDriver( dx->NextStackDevice, Irp);

    //处理“即插即用”次功能代码：
    //当Minor Function等于IRP_MN_REMOVE_DEVICE时，说明有设备被拔出或卸下，这时要取消资源分配并删除设备：
    if( MinorFunction==IRP_MN_REMOVE_DEVICE)
    {
        //取消设备接口：
        IoSetDeviceInterfaceState(&dx->ifSymLinkName, FALSE);
        RtlFreeUnicodeString(&dx->ifSymLinkName);
       
        //调用IoDetachDevice()把fdo从设备栈中脱开：
        if (dx->NextStackDevice)
            IoDetachDevice(dx->NextStackDevice);
        //删除fdo：
        IoDeleteDevice(fdo);
    }

    //返回值：
    return status;
}

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程序名称：Hello World for WDM
文件名称：HelloWDM.h
作者：罗聪
日期：2002-8-16
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//头文件，只是声明一些函数和变量，比较简单就不多说了，请读者自行研究：

#ifdef __cplusplus

extern "C"
{
#endif

#include "ntddk.h"

#ifdef __cplusplus
}
#endif

typedef struct _DEVICE_EXTENSION
{
    PDEVICE_OBJECT    fdo;
    PDEVICE_OBJECT    NextStackDevice;
    UNICODE_STRING    ifSymLinkName;

} DEVICE_EXTENSION, *PDEVICE_EXTENSION;

NTSTATUS HelloWDMAddDevice(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
                           IN PDEVICE_OBJECT PhysicalDeviceObject);

NTSTATUS HelloWDMPnp(IN PDEVICE_OBJECT fdo,
                        IN PIRP Irp);

    好了，第一个WDM版的“Hello World”就介绍到这里，虽然实际上它什么都没有做，但是由于它包含了完整的框架，所以对于初学者来说还是很有参考价值的。至于怎么编译及安装，留待下次再讲，敬请留意。（不是我想卖关子啊，这些步骤实在是很麻烦的，要另外写一篇文章才说得清楚哦！）

WDM驱动程序入门（2）——驱动程序的小秘密
好啦，辛辛苦苦终于写完了程序，让我们编译运行吧！按下Ctrl+F5（嘿嘿，让我们先假设你习惯用VC来写程序），我等啊等……疑？怎么毫无动静的？再看看Output窗口，哇！有几百个错误啊！！不禁头大——这是怎么回事呢？

原来，WDM程序编译出来的并不是我们常见的.exe，而是.sys文件，在未经设置编译环境之前，是不能直接用VC来编译的（这就是为什么会有几百个错误了）。这种类型的文件你可以在WINNT\System32\Drivers里面找到很多。其实驱动程序也是一种PE文件，它同样由DOS MZ header开头，也有完整的DOS stub和PE header，同样拥有Import table和Export table——hoho……那跟普通的PE文件有什么不一样呢？伟大的领袖毛主席教育我们，实践是检验真理的唯一标准。那么就让我们先来做个小剖析，加深对.sys文件的认识吧！（如果你对.sys的内部细节没有兴趣的话，可以略过不看。^_^）

首先祭出Delphi里附带的tdump.exe程序（别问我为什么用这个，这只是纯粹的习惯问题）。让我们键入：
C:\WINNT\System32\Drivers>tdump ccport.sys -em -ee
参数-em是列出Import table，-ee是列出Export table。回车之后，屏幕列出一大堆东西：

C:\WINNT\SYSTEM32\DRIVERS>tdump ccport.sys -em -ee
Turbo Dump Version 5.0.16.12 Copyright ? 1988, 2000 Inprise Corporation
                    Display of File CCPORT.SYS

IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:011Fh}.’memcpy’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:003Dh}.’IoDeleteDevice’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0030h}.’IoAttachDeviceToDeviceStack’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:008Eh}.’KeSetEvent’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0068h}.’IofCallDriver’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0095h}.’KeWaitForSingleObject’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0074h}.’KeInitializeEvent’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:003Fh}.’IoDetachDevice’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:00D3h}.’RtlFreeUnicodeString’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0077h}.’KeInitializeSpinLock’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0129h}.’strcpy’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0121h}.’memset’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:003Ch}.’IoCreateUnprotectedSymbolicLink’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0038h}.’IoCreateDevice’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:00C2h}.’RtlAnsiStringToUnicodeString’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0069h}.’IofCompleteRequest’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0124h}.’sprintf’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:003Eh}.’IoDeleteSymbolicLink’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0042h}.’IoFreeIrp’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:004Dh}.’IoInitializeIrp’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:002Dh}.’IoAllocateIrp’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0027h}.’InterlockedExchange’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0025h}.’InterlockedCompareExchange’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0035h}.’IoCancelIrp’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:012Ah}.’strlen’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0126h}.’strcat’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0114h}.’atoi’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0128h}.’strcmp’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:0034h}.’IoBuildSynchronousFsdRequest’
IMPORT:     NTOSKRNL.EXE={hint:00D5h}.’RtlInitAnsiString’
IMPORT:          HAL.DLL={hint:0006h}.’KfAcquireSpinLock’
IMPORT:          HAL.DLL={hint:0009h}.’KfReleaseSpinLock’

EXPORT ord:0001=’Vcomm_DriverControl’

我们可以很清楚地看到，它主要调用了NTOSKRNL.EXE和HAL.DLL文件（实际上你会发现，几乎所有的WDM驱动程序都会调用NTOSKRNL.EXE文件，从它的名字你可以看出为什么了吧？），并且输出了一个函数“Vcomm_DriverControl”。这表明，其实.sys跟.exe文件一样，都是一种PE文件来的。不同的是，.sys文件Import的通常是NTOSKRNL.EXE，而.exe文件Import的通常是KERNEL32.DLL和USER32.DLL。

知道了这些有什么用呢？实际上，由于.sys通常不调用KERNEL32.DLL和USER32.DLL，所以你是不能在设备驱动程序里面调用任何C、C++和Win32函数的，而且也不能用C++关键字new和delete等（可以用malloc和free来代替），而必须使用大量的内核函数。为了读者的方便，下面我列出一些常见的驱动程序可用的内核函数：

Ex…        执行支持
Hal…        硬件抽象层（仅NT/Windows 2000）
Io…        I/O管理器（包括即插即用函数）
Ke…        内核
Ks…        内核流IRP管理函数
Mm…        内存管理器
Ob…        对象管理器
Po…        电源管理
Ps…        进程结构
Rtl…        运行时库
Se…        安全引用监视
Zw…        其他函数

最后让我们再来看看，写设备驱动程序时必须注意的一些问题：

1、内核宏
如果查看DDK头文件，会发现有几个内核函数是以宏的方式实现的。这种宏中有几个宏的定义是相当糟糕的。例如，我们看到RemoveHeadList的定义如下：
#define RemoveHeadList(ListHead) \
        (ListHead)->Flink; \
        {RemoveEntryList((ListHead)->Flink)}

如果以以下方式调用RemoveHeadList，则将编译错误的代码：
if(SomethingInList)