BDA驱动学习笔记（5）：APP和Driver的通信

 

上层和驱动通信用DeviceIoControl函数，这是一个Win32 API，在SDK中定义。这个函数都会产生一个IRP_MJ_DEVICE_CONTROL包，如果驱动中注册过相应的例程，那么这个包就会引发该例程的工作。如果是驱动和驱动间的通信，那么用IoBuildDeviceControlRequest函数，该函数在DDK中定义，会产生一个IRP_INTERNAL_DEVICE_CONTROL包，并引发相应的例程。这两个IRP包中都有一个非常重要的结构叫IOCTL（io control code），用于指定通信中的各类细节。该数据结构是一个32比特的数据块，有6个区域，每个区域包含一类信息。IOCTL的结构如下图所示

 

DDK中有一个CTL_CODE宏，用这个宏我们可以很方便的定义IOCTL。不管是IRP_MJ_DEVICE_CONTROL还是IRP_INTERNAL_DEVICE_CONTROL包，IOCTL都用如下形式定义：

#define IOCTL_Device_Function CTL_CODE(DeviceType, Function, Method, Access)

DeviceType：设备类型，和DEVICE_OBJECT结构中的DeviceType必须一致。注意：0x8000以下的数字被微软占用了。

Function Code：功能代码，可以自定义，用来区分操作类型。注意：0x800以下的数字被微软占用了。

Method：IO缓冲类型，有METHOD_BUFFERED，METHOD_IN_DIRECT，METHOD_OUT_DIRECT，METHOD_NEITHER四种类型。

METHOD_BUFFERED表明输入输出都用系统缓冲，这种策略下输入输出指向的是同一个内存块，该内存块有IO Manager管理。输入的时候把数据拷贝到缓冲中，然后缓冲再拷贝到驱动；输出的时候数据拷贝到缓冲中，然后缓冲拷贝到用户空间。由于用的是同一块缓冲，所以调用者自己得管理好里面的数据，防止弄混。缓冲区地址存放在IRP.AssociatedIrp.SystemBuffer中，输入数据大小为Parameter.DeviceIoControl.InputBufferLength，输出数据大小为Parameter.DeviceIoControl.OutputBufferLength，两者都在IO_STACK_LOCATION结构中。

METHOD_IN_DIRECT表明输出用缓冲，输入用直接IO。这种策略下输出和上面的方法一致，而输入则是直接访问指定的内存区域，不通过缓冲。IOManager先把输入数据的内存块锁定，然后把地址存放在IRP.MdlAddress中。输入输出数据块的大小和上面一致。

METHOD_OUT_DIRECT表明输入用缓冲，输出直接IO。IO Manager把输出数据的内存快锁定，存放在IRP.MdlAddress中，驱动直接通过该地址访问数据，输入数据通过系统缓冲，存放在IRP.AssociatedIrp.SystemBuffer中。输入输出数据块的大小和上面一致。

METHOD_NEITHER表明输入输出都不用缓冲，I/O Manager把调用者的输入缓冲区的地址放到IRP当前I/O堆栈单元的Parameters.Devi ceIoControl.TypeInputBuffer域中，把输出缓冲 区的地址存放到IRP的UserBuffer域中。这两个地址都是用户空间地 址。

从上面的说明可以看出，在执行缓冲I/O时，I/O管理器将在非份页池 中分配内存，如果调用者的缓冲区比较大时，分配的非份页池也将 比较大。非份页池是系统比较宝贵的资源，因此，如果调用者的缓 冲区比较大时，我们一般采用直接I/O的方式(例如磁盘读写请求等)， 这样不仅节省系统资源，另一方面由于省去了I/O管理器在系统缓冲 区和调用者缓冲区之间的数据拷贝，也提高了效率，这对存在大量 数据传送的驱动程序尤其明显。不过需要注意的是，直接io要求驱动和IOCTL的发起者运行在同一个线程里。

Access：指明调用者的访问权限，有FILE_ANY_ACCESS，FILE_READ_DATA，FILE_WRITE_DATA三个选项可选。FILE_ANY_ACCESS表明用户拥有所有的权限，FILE_READ_DATA表明权限为只读，FILE_WRITE_DATA表明权限为可写。FILE_WRITE_DATA | FILE_READ_DATA表明权限为可读可写，但还没达到FILE_ANY_ACCESS的权限。

用户定义IOCTL时要注意以下几条原则：

1． FunctionCode总是定义成0x800以上的数字，因为0x800以下的数字被微软占用了。

2． 仔细考虑访问权限，如果指定了你不具备的权限，那么IO Manager会忽略IOCTL

3． 仔细考虑要访问的内存区域，如果去读写一个关键内存，那么系统会重启

驱动内部执行IOCTL时要注意以下几条原则：

1． 接收到IOCTL时，要先检查整个32比特的数据完整性

2． 用IoValidateDeviceIoControlAccess检查访问权限是否有效

3． 严格遵照Parameter.DeviceIoControl.InputBufferLength和Parameter.DeviceIoControl.OutputBufferLength指定的大小访问输入输出区域，否则系统会重启

4． 驱动中申请一块内存后，总是先用RtlZeroMemory清空区域

5． 直接io策略中，用MmGetSystemAddressForMdlSafe获取相应内存区域时，要判断是否为NULL

6． 直接io中，用ProbeForRead 和ProbeForWrite检查内存是否可以访问。