通过测试实例详细分析 IoMarkPending 的原理



使用IoMarkPending的原因及原理

 

为了使系统吞吐量最大化，I/O管理器希望驱动程序推迟其耗时IRP的完成。驱动程序通过在某个派遣例程中调用IoMarkIrpPending函数并返回STATUS_PENDING来表示完成操作被推迟。

 

I/O管理器在处理推迟完成时有下面类似的逻辑：

 

Irp->UserEvent =pEvent;//  don't do thisyourself（this是宾语，yourself是补足语，意思是你自己不要做这操作）

status =IoCallDriver(...);

if (status ==STATUS_PENDING)

  KeWaitForSingleObject(pEvent, ...);

 

以上内容可总结为：顶级驱动程序安装了一个完成例程（附注：也可不安装完成例程）并调用IoCallDriver。

这个过程被重复几次，经过中间的驱动程序（中间驱动程序也可以选择安装完成例程），当IRP到达能处理它的那个驱动程序级时，派遣例程就调用IoMarkIrpPending并返回STATUS_PENDING。然后该STATUS_PENDING值按原路返回到顶级驱动程序，最后回到IRP的发起者。IRP发起者检查从IoCallDriver得到的任何值，若检查到STATUS_PENDING从而发起者将立即在那个事件上等待，直到某个代码使那个事件变为通知状态。

系统是通过让IoCompleteRequest调度APC来使那个事件变成通知状态的，对于某些IRP，IoCompleteRequest会毫无条件地调度APC，而对于某些IRP，IoCompleteRequest会检查堆栈顶部IO_STACK_LOCATION中是否设置了SL_PENDING_RETURNED标志，只有这个标志被设置时才调度APC。

 

调度APC的作用：该APC会做很多清理工作，比如调用IoFreeIrp释放IRP、调用KeSetEvent使IRP发起者等待的事件为通知状态等等。

 

“被推迟的操作”结束后的处理过程：

 

     某个能处理IRP的派遣例程返回STATUS_PENDING前会首先调用IoMarkIrpPending函数在当前的堆栈单元中设置一个名为SL_PENDING_RETURNED的标志；当被推迟的操作在将来某个时候结束时，该派遣例程中的IoCompleteRequest函数会检查到SL_PENDING_RETURNED被设置，同时它会检查上层驱动是否安装了完成例程，若未安装完成例程，则它会把当前堆栈单元的SL_PENDING_RETURNED标志复制到上一层堆栈单元中，若安装了，则在调用完成例程前它不会把当前堆栈单元的SL_PENDING_RETURNED标志复制到上一层堆栈单元中，而仅仅在IRP中设置PendingReturned标志为SL_PENDING_RETURNED标志（WindowsNT就是这么设计的…），因此上层驱动的完成例程就有义务在自己的堆栈单元中设置SL_PENDING_RETURNED标志。（记住，若完成函数返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED的时，则不用调用IoMarkIrpPending。因为要调用IoCompleteRequest来再次完成它，而调用IoCompleteRequest的派遣函数所在的堆栈为最底下的一个堆栈）

）

 

这就是为什么我们经常在完成例程中看到这2行代码：        

if (Irp->PendingReturned)//若下层发现上层有完成函数，则不再复制标志位，而是设置Irp->PendingReturned标志，所以上层的完成函数有必要自己设置堆栈单元中设置SL_PENDING_RETURNED标志

IoMarkIrpPending(Irp); //记住，在返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED的完成回调例程中，不要调用IoMarkIrpPending

 

说明调用IoCompleteRequest函数返回时，若发现设置了完成函数，则会先执行完成函数，之后再继续向上返回（前提是完成函数不返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED）

若IRP下发后，未调用过IoMarkIrpPending函数，则在完成函数中判断Irp->PendingReturned时就不会成立，所以有的完成函数中未作判断Irp->PendingReturned的操作。

 

EXAMPLE：完成函数返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRE，不用传播PEDING位因为需要在第1层再次调用IoCompleteRequest来完成此IRP。

 

 

IRP向下传递

堆栈返回时完成函数

第1层

if (status == STATUS_PENDING)

  KeWaitForSingleObject(pEvent, ...);//等待完成函数中激活事件

从完成函数中返回到这里时，之后调用IoCompleteRequest来重新完成此IRP时，此时IRP从当前的1层的堆栈上开始返回，本层（1层）的堆栈并未调用过IoMarkIrpPending，所以最终完成此IRP时也不会通过APC来完成。

 

 

                     |NEXT SEND|

                                   |UP SEND|

第2层

先调用IoMarkIrpPending返回，即在堆栈上设置SL_PENDING_RETURNED标志（此时1层会等待在KeWaitForSingleObject函数中），等时机成熟后再调用IoCompleteRequest结束此IRP，这时IRP会从堆栈中返回。

1、本层（第2层）堆栈上的完成函数是在1层的派遣函数中设置的

 

2、因为本层完成函数返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRE并激活事件pEvent，所以就不用传播PEDING位了。

 

 

 

总结：调用IoMarkPending的作用是设置当前堆栈的SL_PENDING_RETURNED标志，最终目的是使SL_PENDING_RETURNED标志可以从下层堆栈单元逐步传递到堆栈顶部单元，这样就可以保证IoCompleteRequest函数会调度APC使IRP发起者免于永久阻塞。

 

 

注：在完成函数中，只有当下层驱动设置了PENDING位（通过判断Irp->PendingReturned得知）和本完成函数不返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED时才需要调用IoMarkIrpPending设置本层的PEDING位，用于系统投递APC激活事件

在定时器到达后会完成这个IRP

-------  非附加关系的发送，注意上面的PEDING附加的区别)创建IRP传递给驱动程序的派遣函数