Ring3与Ring0通信方法若干

本人在[(原创)应用程序与驱动通信的若干方式]文章中阐述了，上下层通信的技术实现部分，但没有结合应用，下面的文章就具体应用给大家展示了使用方法，希望能够大家一些启发。 
             Ring3与Ring0同步是很有用的手段，在此做一个简要的整理，希望对开发这方面程序的朋友有帮助，好了，开始吧。
         1 同步的策略
         初写驱动的朋友都知道，通过DeviceIoControl这个API函数， 可以将Ring3的数据及控制请求发送给Ring0.但这是单向的，由Ring3主动发起，Ring0被动接受。可以说这是单向轮询的。
                                          询问（CTL_CODE）
         Ring3     ---------------------------------------------------------------- >     Ring0  
                                          回答（通过OUT参数）
         Ring3     <----------------------------------------------------------------    Ring0  
         这种方式用于主动获取Ring0数据，又不要求效率，和具有实时性的开发情况。
         但做监控类软件却与此相反，是Ring0先监控到事件，具有主动权，发起询问通知Ring3。
                                       监控到事件（通知）
         Ring0（监控）----------------------------------------------------------------> Ring3  
         在实时性要求不高的情况下可以采用Ring3定时询问Ring0，当然Ring0保存了事件的状态。
         这里介绍的就是高实时性，大数据传输的同步解决办法。
         原理：通过Ring3创建事件，并将该事件传递给Ring0，同时Ring3创建监控线程，等待Ring0发起事件，此为应用层驱动层共享事件。同时Ring0在内核分配非分页内存，通过DeviceIoControl 传递给Ring3，此为应用层驱动层共享内存。因在DeviceIoControl 中传送Buffer，涉及到内核数据拷贝，大数据量下使用效率很低，故用共享内存的方法。
         2     具体实现
Ring3 CODE     :
HANDLE m_hEvent = CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL);     // 创建事件
// 发事件给ring 0
if (0 == DeviceIoControl(hFile, \ 
    SET_EVENT, \                                     
    &m_hEvent, \
    sizeof(HANDLE), \
    NULL, \
    0,\
    &uRetBytes,
    NULL)) 
{
    CloseHandle(hFile);
    CloseHandle(m_hEvent); 
    return ;
} 
// 获得ring 0 的共享内存
unsigned int add = 0;
if (0 == DeviceIoControl(hFile, \                
GET_SHARE_ADD, \
NULL, \
0, \
&add, \
sizeof (unsigned int),\
&uRetBytes,
NULL)) 
{
    CloseHandle(hFile);
    CloseHandle(m_hEvent); 
    return ;
} 
m_pShareMem =(PVOID)add;                         //映射的共享内存
当Ring0有事件产生时，Ring3的线程就可处理m_pShareMen了。
UINT    WorkThread(PVOID param)
{              ...............
            while(!bExit)
                {
                            WaitForSingleObject(g_hEvent,INFINITE); 
                            ......................
                            // 可以处理分析m_pShareMen 了
                }
}
Ring0 CODE : 
PVOID g_pSysAdd       = NULL; 
PMDL     g_pMdl                 = NULL;    // 与ring 3 的共享内存描述
NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PUNICODE_STRING pRegistryString)
    {
                                 ......
         g_pSysAdd = ExAllocatePool(NonPagedPool, SHARE_MLEN + IPHEDLEN);
         g_pMdl = IoAllocateMdl(g_pSysAdd, SHARE_MLEN + IPHEDLEN, FALSE, FALSE, NULL);
         MmBuildMdlForNonPagedPool(g_pMdl);                   
                                 ......
    } 
// I/O控制派遣例程
NTSTATUS DispatchIoctl(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)
{
PIO_STACK_LOCATION pIrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);

// 取得I/O控制代码
ULONG uIoControlCode = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;
   switch(uIoControlCode)
   {
      case SET_EVENT:     // 处理Ring3的事件

         if(g_pInBuffer == NULL||g_nInBuffSize < sizeof(HANDLE))
         {
                      status = STATUS_INVALID_BUFFER_SIZE;
                      break;
         }
         hEvent = *(HANDLE *)g_pInBuffer;

         status = ObReferenceObjectByHandle(hEvent,
         SYNCHRONIZE,
         *ExEventObjectType,
         KernelMode,
         (PVOID *)&g_pEvent,
         &objHandleInfo
         ); 

          if(!NT_SUCCESS(status))
          {
                   g_pEvent = NULL;
          }
          DbgPrint("g_pEvent: %x\n",g_pEvent);    // 得到了ring 3 事件句柄
          break; 
      
      case GET_SHARE_ADD:                         //     传给ring 3 内存地址 
   
         UserAddr = MmMapLockedPages(g_pMdl, UserMode);
         *((PVOID *)(pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer)) = UserAddr;
         status = STATUS_SUCCESS; 
             break;  
    }
..............
}
RtlCopyMemory(g_pSysAdd,pSource,dwLen)             //     将写数据到共享内存，
KeSetEvent((PKEVENT)g_pEvent,0,false);                 //    此刻Ring3就可以接受数据了。
最后一步记得释放内存。
void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObj)
{ 
// 清除共享内存

IoFreeMdl(g_pMdl);
ExFreePool(g_pSysAdd);

// 删除设备对象
IoDeleteDevice(pDriverObj->DeviceObject);
}
以上就是整个处理过程

1. 驱动中IoCreateNotificationEvent，KeClearEvent 
应用中OpenEvent(SYNCHRONIZE, FALSE, EVENT_NAME) 
这样，只能在应用中WaitForSingleObject，而不能SetEvent,ResetEvent 
驱动中可以KeSetEvent，（而且必须紧接着KeClearEvent，因为在应用中不能修改核心态创建的对象的状态，只能在这个时候清除状态了），即只能由驱动通知应用，在某些应用只需要等待通知的场合足够了，如应用等待数据准备好的通知，这时可以在中断处理函数中设置事件有信号 
注意，OpenEvent第一个参数不能为EVENT_ALL_ACCESS，因为应用没有这么大权限操作在系统上下文创建的事件

2.在驱动中创建事件，并把时间句柄传给应用，应用不必OpenEvent。应用程序可以随意set,reset事件，这样可以和驱动中的系统线程进行同步 
这种方法的前提条件是，event是在应用的进程上下文（在系统上下文创建的话就不可以）创建，并传给应用的，比如可以在某个IOCtl分支中创建事件并传给应用。 
解释：在使用EVENT的PROCESS context中创的HANDLE就在这个进程的句柄表里，经检验没有权限限制，可以由应用直接使用；而在system context中创建的HANDLE当然就在SYSTEM进程里啦，若单单传句柄值给应用，而句柄表里根本就没有对应的句柄，当然不成功了。 

代码如下 
驱动中： 
void ppppp(PVOID event) 
{ 
KeWaitForSingleObject((PKEVENT)event,Executive,UserMode,0,0); 
//......验证处 
} 
...... 
WCHAR wEventNameBuf[]=L"\\BaseNamedObjects\\SharedEvent";  
UNICODE_STRING uEventName;  
PKEVENT pEvent;  
HANDLE hEvent,hThread;  
...... 
case IOCTL_******: 
RtlInitUnicodeString(&uEventName,wEventNameBuf);  
pEvent = IoCreateNotificationEvent(&uEventName,&hEvent);  
KeResetEvent(pEvent); 
RtlCopyMemory(Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer,&hEvent,4); 
PsCreateSystemThread(&hThread,THREAD_ALL_ACCESS,0,0,0,ppppp,pEvent); 


应用中： 
if(!DeviceIoControl(hDevice,IOCTL_******,0,0,&Handle,4,&Bytes,0)) 
MessageBox("DeviceIo Error!"); 
esle{ 
wsprintf(str,"%x,%x,%x",hDevice,Bytes,Handle); 
MessageBox(str); 
if(!SetEvent((HANDLE)Handle)) 
...... 
} 
会看到，点击MessageBox OK后ppppp的确继续执行了。 

3.在应用中创建事件，然后通过ioctl传给驱动，驱动中ObReferenceObjectByHandle来引用该事件对象。 
这样应用和驱动中都可以检查和修改事件状态。 
应用程序： 
HANDLE m_hCommEvent = CreateEvent(NULL, 
                                  false, 
                                  false, 
                                  NULL); 
// download event object to device driver,  
// m_hCommDevice is the device object 

DeviceIoControl(m_hCommDevice,  
                IO_REFERENCE_EVENT, 
                (LPVOID) m_hCommEvent, 
                0,  
                NULL,  
                0,  
                dwReturn,  
                NULL); 
在需要的地方等待 
while(true) 
{ 
WaitForSingleObject(m_hCommEvent, INFINITE); 
// After this function, the event is set to  
// non signaled. Get information and deal with it. 
} 

驱动程序： 
case IO_REFERENCE_EVENT: 
hEvent = (HANDLE) irpStack-> 
       Parameters.DeviceIoControl.Type3InputBuffer; 

status = ObReferenceObjectByHandle(hEvent, 
                                     GENERIC_ALL, 
                                     NULL, 
                                     KernelMode, 
                                     &gpEventObject, 
                                     &objHandleInfo); 
the gpEventObject is a PRKEVENT object, so we can use KeEventXXX and KeWaitForXXX to operate it.  

当事件发生时，置信号 

KeSetEvent(gpEventObject, 0, FALSE); 

当不再需要事件对象时： 

case IO_DEREFERENCE_EVENT: 
if(gpEventObject) 
   ObDereferenceObject(gpEventObject);