C++第四十篇 -- 研究一下Windows驱动开发（三）-- NT式驱动的基本结构

对于NT式驱动来说，主要的函数是DriverEntry例程、卸载例程及各个IRP的派遣例程。

一、驱动加载过程与驱动入口函数（DriverEntry）

和编写普通应用程序一样，驱动程序有个入口函数，也就是首先被执行的函数。这个函数通常被命名为DriverEntry。该函数的原型为：

NTSTATUS DriverEntry(
    _In_ PDRIVER_OBJECT  DriverObject,
    _In_ PUNICODE_STRING RegistryPath
    )

 

DriverEntry主要是对驱动程序进行初始化工作，它是由系统进程所调用的。在Windows中有个特殊的进程叫做系统进程，打开进程管理器，里面有个名为System的进程就是系统进程。系统进程在系统启动的时候，就已经被创建了。

驱动加载的时候，系统进程启动新的线程，调用执行体组件中的对象管理器，创建一个驱动对象。这个驱动对象是一个DRIVER_OBJECT的结构体。另外，系统进程调用执行体组件中的配置管理程序，查询此驱动程序对应的注册表中的项。

系统线程调用驱动程序的DriverEntry例程时，同时传进两个参数，分别是DriverObject和RegisreyPath。其中，一个是指向刚才被创建驱动对象的指针，另外一个是指向设备服务键的键名字符串的指针。在DriverEntry中，主要功能是对系统进程创建的驱动对象进行初始化。另外，设备服务键的键名有时候需要保存下来，因为这个字符串不是长期存在的（函数返回后可能消失）。如果以后想使用这个UNICODE字符串就必须先把它复制到安全的地方。

这个字符串的内容一般是Computer\HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\服务名。在驱动程序中，字符串用INICODE字符串来表示。UNICODE是宽字符集，每个字符用16位表示。

typedef struct _UNICODE_STRING {
    USHORT Length;
    USHORT MaximumLength;
#ifdef MIDL_PASS
    [size_is(MaximumLength / 2), length_is((Length) / 2) ] USHORT * Buffer;
#else // MIDL_PASS
    _Field_size_bytes_part_opt_(MaximumLength, Length) PWCH   Buffer;
#endif // MIDL_PASS
}

 

》Length：记录这个字符串用多少字节记录。如果字符串有N个字符，那么Length将会是N的2倍。

》MaximumLength：记录buffer的大小，也就是这个结构最大能记录的字节数。MaximumLength要大于或等于Length。

》Buffer：记录字符串的指针。与ASCII字符串不同，这里的字符串每个字符否是16位。

在驱动中可以使用KdPrint打印UNICODE的信息。其语法是：

KdPrint(("%S\n", RegistryPath->Buffer));

 

或

KdPrint(("%ws", RegistryPath->Buffer));

 

DriverEntry返回值是NTSTATUS的数据，NTSTATUS是被定义为32位的无符号长整形。在驱动程序开发中，人们习惯用NTSTATUS返回状态。其中0~0X7FFFFFFF，被认为是正确的状态，而0X80000000~0XFFFFFFFF，被认为是错误的状态。有个非常有用的宏——NT_SUCCESS，被用来检测状态是否正确。常用的NTSTATUS值有STATUS_SUCCESS。

DriverEntry的返回值如果表示成功，则意味着加载驱动成功，否则意味着加载驱动失败，调用对象管理程序销毁驱动对象。

最后需要说明的是DriverEntry参数的修饰“IN”。“IN”、“OUT”、“INOUT”在DDK中被定义成空串，它们的功能类似于程序注释，当看到一个“IN”参数时，应该认定该参数是纯粹用于输入目的。“OUT”参数代表这个参数仅用于函数的输出函数。“INOUT”用于既可以输入又可以输出的参数。例如DriverEntry例程，它的DriverObject指针是IN参数，即使用者不能改变这个指针本身，但完全可以改变它指向的对象。

 

二、创建设备对象

在NT式的驱动中，创建设备对象是由IoCreateDevice内核函数完成的。

NTSTATUS IoCreateDevice{
    IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
    IN ULONG DeviceExtensionSize,
    IN PUNICODE_STRING DeviceName OPTIONAL,
    IN DEVICE_TYPE DeviceType,
    IN ULONG DeviceCharacteristics,
    IN BOOLEAN Exclusive,
    OUT PDEVICE_OBJECT *DeviceObject
};

 

》DriverObject：输入参数，每个驱动程序中。会有唯一的驱动对象与之对应，但每个驱动对象会有若干个设备对象。DriverObject指向的就是驱动对象的指针。

》DeviceExtensionSize：输入参数，指定设备扩展的大小，I/O管理器会根据这个大小，在内存中创建设备扩展，并与驱动对象关联。

》DeviceName：输入参数，设置设备对象的特征。

》Exclusive：输入参数，设置设备对象是否为内核模式下使用，一般设置为TRUE。

》DeviceObject：输出参数，I/O管理器负责创建这个设备对象，并返回设备对象的地址。

》返回值：返回此函数的调用状态。

设备名称用UNICODE字符串指定，并且字符串必须是“\Device\[设备名]”的形式。在Windows下的所有设备都是以类似名字命名的，例如，磁盘分区的C盘、D盘、E盘、F盘就是被命名为“\Device\Harddisk Volume1”、“\Device\HarddiskVolume2”、“\Device\HarddiskVolume3”、“\Device\HarddiskVolume4”.

当然也可以不指定设备名字，如果在IoCreateDevice中没有指定设备对象的名字，I/O管理器会自动分配一个数字作为设备的设备名，例如，“\Device\00000001”、“\Device\00000002”、“\Device\00000003”.

如果指定了设备名，只能被内核模式下的其他驱动所识别。但是在用户模式下的应用程序无法识别这个设备。让用户模式下的应用程序能识别设备有两种办法，第一种是通过符号链接找到设备，第二种是通过设备接口找到设备。设备接口的办法在NT驱动中很少使用。

符号链接可以理解为设备对象起了一个“别名”。设备对象的名称只能被内核模式的驱动识别，而别名也可以被用户模式下的应用程序十倍。例如，常说的C盘、D盘就是符号链接。所谓的C盘，指的是名为“C：”的符号链接，其真正的设备对象是“\Device\HarddiskVolume1”，创建符号链接的函数是IoCreateSymbolicLink，其函数声明如下。

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