MDL的理解

来源：互联网发布：晨讯资源网源码编辑：程序博客网时间：2024/05/18 13:23

最近在看《Windows NT File System Internals》，重新理解MDL。

什么是mdl：

Mdl的全称是内存描述符列表(Memory Descriptor list),主要用于关联虚拟地址和物理地址，有点像页表。但是，比页表简单，其实它对于虚拟地址的映射也是查看页表得到的。虚拟地址在mdl中可以通过一个宏获得，物理地址的页帧存放在紧接着mdl的内存当中。(Windows没给出)。Mdl在内存的作用很大，在驱动的数据传输和缓冲管理，页错误等都有应用。

MDL在WRK中的描述：

// begin_ntddkbegin_wdm begin_ntifs begin_ntosp begin_ntndis

// I/O systemdefinitions.

// Define a MemoryDescriptor List (MDL)

// An MDL describespages in a virtual buffer in terms of physical pages. The

// pages associatedwith the buffer are described in an array that is allocated

// just after theMDL header structure itself.

// One simplycalculates the base of the array by adding one to the base

// MDL pointer:

// Pages = (PPFN_NUMBER) (Mdl + 1);

// Notice thatwhile in the context of the subject thread, the base virtual

// address of abuffer mapped by an MDL may be referenced using the following:

// Mdl->StartVa | Mdl->ByteOffset

在MDL头后的一个数组才是真正存放着物理地址的地方，这个可以通过(PPFN_NUMBER) (Mdl + 1)得到物理页帧。

typedef struct _MDL{

struct _MDL *Next;

CSHORT Size;

CSHORT MdlFlags;

struct _EPROCESS *Process;

PVOID MappedSystemVa;

PVOID StartVa;

ULONG ByteCount;

ULONG ByteOffset;

} MDL, *PMDL;

最好不要直接访问MDL，而是使用windows提供的宏来处理。

MmGetMdlVirtualAddress 获取缓冲区的虚拟内存地址
MmGetMdlByteCount 获取缓冲区的大小（字节数）
MmGetMdlByteOffset 获取缓冲区开端的物理页的大小（字节数）
MmGetMdlPfnArray 获取记录物理页码的一个数组指针。

MmInitializeMdl 初始化Mdl

MmGetSystemAddressForMdlSafe

他们在WRK中的实现是这样的

#define MmGetMdlVirtualAddress(Mdl) \

((PVOID) ((PCHAR) ((Mdl)->StartVa) +(Mdl)->ByteOffset)) 这个比较常用，

#defineMmGetMdlByteCount(Mdl) ((Mdl)->ByteCount)

#defineMmGetMdlByteOffset(Mdl) ((Mdl)->ByteOffset)

#define MmGetMdlPfnArray(Mdl)((PPFN_NUMBER)(Mdl + 1))

#defineMmInitializeMdl(MemoryDescriptorList, BaseVa, Length) { \

(MemoryDescriptorList)->Next = (PMDL)NULL; \

(MemoryDescriptorList)->Size =(CSHORT)(sizeof(MDL) + \

(sizeof(PFN_NUMBER) *ADDRESS_AND_SIZE_TO_SPAN_PAGES((BaseVa), (Length)))); \

(MemoryDescriptorList)->MdlFlags = 0; \

(MemoryDescriptorList)->StartVa =(PVOID) PAGE_ALIGN((BaseVa)); \

(MemoryDescriptorList)->ByteOffset =BYTE_OFFSET((BaseVa)); \

(MemoryDescriptorList)->ByteCount =(ULONG)(Length); \

}

#defineMmGetSystemAddressForMdlSafe(MDL, PRIORITY) \

(((MDL)->MdlFlags &(MDL_MAPPED_TO_SYSTEM_VA | \

MDL_SOURCE_IS_NONPAGED_POOL)) ? \

((MDL)->MappedSystemVa) : \

(MmMapLockedPagesSpecifyCache((MDL), \

KernelMode, \

MmCached, \

NULL, \

FALSE, \

(PRIORITY))))

与MDL相关的函数：

IoAllocateMdl 分配MDL

先检验Length是不是大于2G，大于就返回。

首先确定MDL的大小，然后从Lookaside中分配，如果不行，就从非分页内存中分配。

其中分配的内存大小是从size来确定的。这个size是通过虚拟地址的后12位(也就是物理页内偏移)+length来确定的。但是他有个下限，也就是分配的MDL的大小必须是大于等于sizeof(MDL) +(sizeof(PFN_NUMBER) *IOP_FIXED_SIZE_MDL_PFNS); 其中IOP_FIXED_SIZE_MDL_PFNS是23.也就是说在MDL后面至少保留了23个PFN_NUMBER结构.要注意fixedSize的大小可能是0可能是MDL_ALLOCATED_FIXED_SIZE(8)。

再调用函数MmInitializeMdl初始化MDL. MmInitializeMdl是个宏，它在WRK中是这样定义的：

最后把MDL加入到IRP的mdl链表末。

MmBuildMdlForNonPagedPool

为非分页内存建立MDL并且关联PFN。调用这个函数后，真正的虚拟地址在mdl中的systemva中，他的process为0，说明不属于任何进程，而再mdl后的pfn数组指向mdl里面的虚拟地址关联的物理地址的页帧号。这些页帧号是相连的。

得到字节的开始地址：虚拟地址+位移。得到页数目。(利用(物理偏移+字节数)/0x1000得到页数目)

从virtualaddress得到物理地址页帧，如果virtualaddress就是物理地址，则直接从物理地址用windows宏MI_CONVERT_PHYSICAL_TO_PFN得到PFN，然后把MDL后面的所有的PFN数组都填上；如果虚拟地址不是物理地址，则从页表中得到PFN，填入PFN数组。最后设置属性。