Windows 驱动开发 新手入门（一） |
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Windows 驱动开发 新手入门（一）
引言驱动介绍Win10 WDK
建立一个驱动项目建立MyDriver.cpp理论知识驱动入口派遣函数 MajorFunctionDevice和SymbolicLinkDeviceExtensionIRP
引言
首先祝朋友们新年快乐，然后呢，因为无聊，写2篇文章打发时间，而且太久没弄过windows的东西了，算是回顾了，本文是对Windows下的驱动开发有一个简单的介绍，我尽可能写的小白文一些，因为大多数的驱动开发书籍对新手来说还是过于难理解。 本篇文章通过WDM进行介绍，具体NT式驱动例子看这： Windows 驱动开发 新手入门（二） 本系列所有文章 Windows 驱动开发 新手入门（三） Windows 驱动开发 新手入门（四） 驱动介绍在介绍驱动开发之前，先了解一下基础知识，驱动是什么的？ 驱动这个词是由Driver直译的，这和平常开发中的测试驱动开发(TDD)中的驱动并不是一个意思。 驱动是在内核下工作的，如果你了解过Windows的一些内核对象(如Event Mutex等)，你也许会认为在Windows中用户层也可以随意获取到内核对象。实际上虽然我们在用户层可以获取到，但这只是通过微软公开的API获取的。 驱动(Driver)我们可以理解为系统和硬件交互用的，我们不需要知道底层硬件是什么样子的，我们不需要为每个硬件单独写一份代码，因为我们可以通过系统去和硬件交互，使用系统提供的API来和硬件交互，这些操作都是在系统内核中完成的。它是一套在Windows中的标准，我们不用关心硬件底层是如何实现的，这就像是DLL是用户层模块，驱动就是内核层模块。 设备(Device)，可以是关联的物理设备，也可以是我们在驱动中创建的虚拟设备，应用层(通过Symbolic Link找到Device)向Device发送IRP(I/O Request Packet) IO请求包,此时我们的驱动就可以处理这些请求。我们为了拥有更高的权限，一般会创建一个虚拟设备，仅仅只是为了让代码在内核中工作。 符号链接(Symbolic Link)，Windows中可以通过mklink直接创建符号链接，它的作用你可以理解为Linux中的软连接，同样我们也可以通过代码创建一个符号链接，只是它指向的是一个Device，应用层通过符号链接找到设备，此时通过IRP就可以和驱动进行交互了。 Win10 WDKWindows Driver Kit 用于开发、测试和部署 Windows 驱动程序(官网原话) 由于我的电脑在去年中旬做过一次系统，所以索性装了VS2019，所以请挑选对应版本的WDK进行安装。 Windows 10 版本 2004 VS 2019 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/download-the-wdk 其他版本 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/other-wdk-downloads 建立一个驱动项目在安装完WDK后，新建项目选择Driver你会看见如下这些类型，VS2019中无法快速建立一个NT式驱动。 可以清楚的看见只有一个inf文件，这个文件是之后驱动安装的文件，我们先跳过。 在Source Files目录建立MyDriver.cpp，并且将下面的代码拷贝进去，不要急，代码我会挑出关键部分单讲，并且我尽可能写了每行代码的注释。 //由于我们建立的是CPP文件，所以引入头文件和入口函数需要extern "C" extern "C" { #include } #define DEVICE_NAME L"\\Device\\MyWdmDevice" //定义设备名称 #define LINK_NAME L"\\??\\MyWdmLink" //定义符号链接 NTSTATUS DriverAddDevice(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PDEVICE_OBJECT pPhysicalDeviceObject); NTSTATUS DispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObj, IN PIRP pIrp); NTSTATUS WDMPNP(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObj, IN PIRP pIrp); void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObj); extern "C" NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PUNICODE_STRING pRegistryString) { UNREFERENCED_PARAMETER(pRegistryString); //不用将编译警告等级设为3，不使用 就Unreferenced即可 DbgPrint("驱动被加载\n"); //这里和nt驱动的区别是，我们不要去直接给MajorFunction 派遣 IRP_MJ_CREATE之类的 //这里我们需要用到扩展 //在WDM驱动程序中DriverEntry不再负责创建设备，而是交由AddDevice例程去创建设备。 pDriverObj->DriverExtension->AddDevice = DriverAddDevice; pDriverObj->DriverUnload = DriverUnload; //这里不是真实的卸载 //IRP全部派遣到DisPatchRoutine for (int i = 0; i MajorFunction[i] = DispatchRoutine; } //重写PNP派遣 pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = WDMPNP; //即插即用服务 return STATUS_SUCCESS; } typedef struct _DEVICE_EXTENSION { PDEVICE_OBJECT PDeviceObject; ///< 设备对象 PDEVICE_OBJECT PNextStackDevice; ///< 下层设备对象指针 UNICODE_STRING DeviceName; ///< 设备名称 UNICODE_STRING SymLinkName; ///< 符号链接名 }DEVICE_EXTENSION, * PDEVICE_EXTENSION; NTSTATUS DriverAddDevice(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PDEVICE_OBJECT pPhysicalDeviceObject) { DbgPrint("AddDevice\n"); NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; UNICODE_STRING deviceName; UNICODE_STRING linkName; PDEVICE_OBJECT pDeviceObj = NULL; //创建设备对象 PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt = NULL; //设备扩展对象 RtlInitUnicodeString(&deviceName, DEVICE_NAME); //初始化Unicode字符串 设备名称 RtlInitUnicodeString(&linkName, LINK_NAME);//初始化Unicode字符串 符号链接名称 //创建设备 status = IoCreateDevice(pDriverObj, sizeof(PDEVICE_EXTENSION), &deviceName, FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0, FALSE, &pDeviceObj); if (!NT_SUCCESS(status)) { return status; } //让扩展对象指向刚刚创建的设备的扩展 pDeviceExt = (PDEVICE_EXTENSION)(pDeviceObj->DeviceExtension); pDeviceExt->PDeviceObject = pDeviceObj; pDeviceExt->DeviceName = deviceName; pDeviceExt->SymLinkName = linkName; // 将设备对象挂接在设备堆栈上 pDeviceExt->PNextStackDevice = IoAttachDeviceToDeviceStack(pDeviceObj, pPhysicalDeviceObject); //创建符号链接 status = IoCreateSymbolicLink(&linkName, &deviceName); if (!NT_SUCCESS(status)) { IoDeleteSymbolicLink(&pDeviceExt->SymLinkName); status = IoCreateSymbolicLink(&linkName, &deviceName); if (!NT_SUCCESS(status)) { return status; } } pDeviceObj->Flags |= DO_BUFFERED_IO | DO_POWER_PAGABLE; pDeviceObj->Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING; DbgPrint("Leave AddDevice\n"); return status; } /// @brief 对默认IPR进行处理 NTSTATUS DispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObject, IN PIRP pIrp) { UNREFERENCED_PARAMETER(pDeviceObject); DbgPrint("Enter WDMDispatchRoutine\n"); NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; pIrp->IoStatus.Status = status; pIrp->IoStatus.Information = 0; IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT); DbgPrint("Leave WDMDriverDispatchRoutine\n"); return status; } /// @brief PNP移除设备处理函数 /// @param[in] pDeviceExt 设备扩展对象 /// @param[in] pIrp 请求包 /// @return 状态 NTSTATUS PnpRemoveDevice(PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt, PIRP pIrp) { KdPrint(("Enter HandleRemoveDevice\n")); pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS; // 略过当前堆栈 IoSkipCurrentIrpStackLocation(pIrp); // 用下层堆栈的驱动设备处理此IRP NTSTATUS status = IoCallDriver(pDeviceExt->PNextStackDevice, pIrp); // 删除符号链接 IoDeleteSymbolicLink(&pDeviceExt->SymLinkName); //调用IoDetachDevice()把设备对象从设备栈中脱开： if (pDeviceExt->PNextStackDevice != NULL) IoDetachDevice(pDeviceExt->PNextStackDevice); //删除设备对象： IoDeleteDevice(pDeviceExt->PDeviceObject); DbgPrint("Leave HandleRemoveDevice\n"); return status; } NTSTATUS WDMPNP(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObj, IN PIRP pIrp) { PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt = (PDEVICE_EXTENSION)pDeviceObj->DeviceExtension; PIO_STACK_LOCATION pStackLoc = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp); unsigned long func = pStackLoc->MinorFunction; DbgPrint("PNP Request (%u)\n", func); NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS; switch (func) { case IRP_MN_REMOVE_DEVICE: status = PnpRemoveDevice(pDeviceExt, pIrp); break; default: // 略过当前堆栈 IoSkipCurrentIrpStackLocation(pIrp); // 用下层堆栈的驱动设备处理此IRP status = IoCallDriver(pDeviceExt->PNextStackDevice, pIrp); break; } DbgPrint("Leave HelloWDMPnp\n"); return status; } /// @brief 驱动程序卸载操作 void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObj) { UNREFERENCED_PARAMETER(pDriverObj); DbgPrint("Enter WDMUnload\n"); DbgPrint("Leave WDMUnload\n"); } 理论知识 驱动入口在之前写程序时，程序入口函数为main，参数有argc和argv代表着命令行的参数个数及对应的字符串指针，驱动也有入口函数为DriverEntry，其返回类型为NTSTATUS。 函数的第一个参数pDriverObj是刚被初始化的驱动对象指针， 函数的第二个参数pRegistryString是驱动在注册表中的键值。 DriverUnload是驱动卸载的回调，如果我们不设置DriverUnload，那么此时我们将无法正常的卸载驱动，系统这么做的原因是为了保证系统的稳定性。 比如我们在DriverEntry中添加了某些系统回调，此时我们没有DriverUnload，因此系统不知道什么时候该移除这些回调，如果暴力移除驱动，此时系统回调会出问题，系统回调表中存在了一个被移除掉的驱动的回调，当调用时系统蓝屏 。 派遣函数 MajorFunction我们在驱动入口函数中看到了pDriverObj->MajorFunction数组，其作用是针对每一个的事件都有与之对应的回调函数。 因为WDM驱动不在DriverEntry入口中去创建设备和对应的符号链接，而是移到了DriverAddDevice函数中，所以pDriverObj->MajorFunction中我们并没有单独指定pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]和pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]，而是将所有的派遣函数指向一个通用的回调函数DispatchRoutine。 Device和SymbolicLink其中设备名称在代码中被我们宏定义为L"\\Device\\MyWdmDevice"，符号链接被我们定义为L"\\??\\MyWdmLink" 。 Device是用来和应用层通信的，应用层程序可以通过SymbolicLink找到对应的设备。 IoCreateDevice就是创建设备的函数 第一个参数为驱动对象指针第二个参数为设备扩展结构(DeviceExtension)的大小第三个参数为设备名称，具体可以查看微软文档。IoCreateSymbolicLink就是创建符号链接的函数 第一个参数为符号链接名称第二个参数为设备名称 DeviceExtension设备扩展结构，你可以将某些信息保存在扩展结构中，这样可以避免使用全局变量，应用层通信时，可以读取或写入的信息的结构，之后NT式驱动的例子中会用到。 IRP在通用的派遣函数DispatchRoutine中，我们看到了一个参数pIrp，IRP的含义是 I/O Request Packet缩写，是在驱动中IO请求的结构体，其具体作用，我决定放在NT式驱动中细说。 |
所以我们选择WDM驱动，我想先从WDM驱动介绍开始 
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