驱动程序简单入门

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：1）PDRIVER_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和IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL的参数 
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

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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_CREATE]=
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]=
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]=HelloWorldDispatch;
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);

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完整代码：

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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: ==> objfre
BUILD: /i switch ignored
BUILD: Compile and Link for i386
BUILD: 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 directory
Compiling - helloworld.c for i386
BUILD: Linking c:/helloworld directory
Linking Executable - i386/helloworld.sys for i386
BUILD: Done

    1 file compiled
    1 executable built

C:/HelloWorld>

现在C:/HelloWorld/i386目录下，就有了HelloWorld.sys。

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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：

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参考资料

《Windows 2000 DDK》

《Windows 2000 驱动程序设计》


附录代码：


#ifndef __HELLOWORLD_C__ 
#define __HELLOWORLD_C__ 

#define DEBUGMSG 

#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); 

//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={0};      //设备名称 
    UNICODE_STRING DeviceLinkString={0};      //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("IoCreateDevice() error reports 0x%08X/n",ntStatus); 
        #endif 
        return ntStatus; 
    } 

    RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME); 
    //创建符号连接 
    ntStatus=IoCreateSymbolicLink(&DeviceLinkString,&DeviceNameString); 

    if (!NT_SUCCESS(ntStatus)) 
    { 
        #ifdef DEBUGMSG 
               DbgPrint("IoCreateSymbolicLink() error reports 0x%08X/n",ntStatus); 
        #endif 
        if (lpDeviceObject) 
            IoDeleteDevice(lpDeviceObject); 
        return ntStatus; 
    } 

    //设置IRP派遣例程和卸载例程 
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]= 
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]= 
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]=HelloWorldDispatch; 
    DriverObject->DriverUnload=HelloWorldUnLoad; 

    return ntStatus; 
} 

NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp) 
{ 
    NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS; 
    PIO_STACK_LOCATION IrpStack=NULL;   //IRP堆栈 
    ULONG IoControlCodes=0;             //I/O控制代码 

    //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={0}; 
     PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp1=NULL; 
     PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp2=NULL; 

     #ifdef DEBUGMSG 
            DbgPrint("Starting HelloWorldUnLoad()/n"); 
     #endif 

     RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME); 

     if (DeviceLinkString.Buffer) 
         IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString); 

     if (DriverObject) 
     { 
         DeviceObjectTemp1=DriverObject->DeviceObject; 

         while (DeviceObjectTemp1) 
         { 
                DeviceObjectTemp2=DeviceObjectTemp1; 
                DeviceObjectTemp1=DeviceObjectTemp1->NextDevice; 
                IoDeleteDevice(DeviceObjectTemp2); 
         } 
     } 
} 

#endif 




用户态程序：


#define DEBUGMSG 

#include <windows.h> 
#include <winioctl.h> 
#include <stdio.h> 

#define DEVICE_FILTER_INDEX 0x860 

#define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_FILTER_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) 
#define STOP_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_FILTER_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 

     //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,NULL,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,NULL,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[E.S.T]/n" 
             "主页：www.eviloctal.com/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); 
}