驱动程序简单入门

我们学习程序设计，都是从“Hello World”开始的，驱动程序也不例外，今天我就写一个驱动版的“Hello World”来热热身，目的希望大家能对驱动程序的基本框架有所了解。


驱动程序分为2类，一个是Kernel模式驱动，另一个是Windows模式驱动，2种模式本质是相同，但细节不同，本文介绍的是内核模式驱动和驱动程序的安装、使用。


驱动程序同普通的EXE，DLL一样，都属于PE文件，而且都有一个入口函数。但EXE中，入口函数是main()/WinMain()和Unicode的wmain()/wWinmain()，DLL的入口函数
则可有可无，它是DllMain()。驱动程序也有入口函数，而且是必须的，它是DriverEntry()，再次提示，它是必须的，因为I/O管理器会首先调用驱动程序的DriverEntry()
，它的作用就像DllMain()--完成一些初始化工作。DriverEntry()一共有2个参数：1）PDRIVER_OBJECT DriverObject，指向驱动程序对象的指针，我们操作驱动程序，
全靠它，它是由I/O管理器传递进来的；2）PUNICODE_STRING RegistryPath，驱动程序的服务主键，这个参数的使用并不多，但要注意，在DriverEntry()返回后，它可能
会消失，所以如果需要使用，记住先要保存下来。DriverEntry()的返回一个NTSTATUS值，它是一个ULONG值，具体的定义，请参见DDK中的NTSTATUS.H头文件，里边有详细
的定义。



既然要写驱动版的“Hello World”，就需要确定如何来与驱动程序通信，常用的共享内存，共享事件，IOCTL宏，或者直接用ReadFile()或WriteFile()进行读写，在本文

里我就采用一种简单的、但又很常用的IOCTL宏，它依赖的IRP派遣例程是IRP_MJ_DEVICE_CONTROL，Win32程序使用DeviceIoControl()与驱动进行通信，根据不同的IOCTL宏，

输出不同的调试信息。为了简便，我并没有使用ReadFile()将信息读出来，而是直接用DbgPrint()输出，所以需要使用DbgView查看，其他调试工具也可以。PS：偷懒！


驱动程序与I/O管理器通信，使用的是IRP，即I/O请求包。IRP分为2部分：1）IRP首部；2）IRP堆栈。IRP首部信息如下：

IRP首部：

IO_STATUS_BLOCK IoStatus                 包含I/O请求的状态 
 
PVOID AssociatedIrp.SystemBuffer         如果执行缓冲区I/O，这个指针指向系统缓冲区 
 
PMDL MdlAddress                          如果直接I/O，这个指针指向用户缓冲区的存储器描述符表 
 
PVOID UserBuffer                         I/O缓冲区的用户空间地址

IRP堆栈：

UCHAR MajorFunction               指示IRP_MJ_XXX派遣例程 
 
UCHAR MinorFunction               同上，一般文件系统和SCSI驱动程序使用它 
 
union Parameters                  MajorFunction的联合类型 
{ 
struct Read                       IRP_MJ_READ的参数 
ULONG Length 
ULONG Key 
LARGE_INTEGER ByteOffset 
 
struct Write                      IRP_MJ_WRITE的参数 
ULONG Length 
ULONG Key 
LARGE_INTEGER ByteOffset 
 
struct DeviceIoControl            IRP_MJ_DEVICE_CONTROL和IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL的参数 
ULONG OutputBufferLength 
ULONG InputBufferLength 
ULONG IoControlCode 
PVOID Type3InputBuffer 
}  
PDEVICE_OBJECT DeviceObject       请求的目标设备对象的指针 
 
PFILE_OBJECT FileObject           请求的目标文件对象的指针，如果有的话



操作IRP。对于不同的IRP函数，操作也是不同的：有的只操作IRP首部；有的只操作IRP堆栈；还有操作IRP整体，

下面是一些常用的函数：

IRP整体：

    名称                     描述                         调用者
IoStartPacket           发送IRP到Start I/O例程           Dispatch 
 
IoCompleteRequest       表示所有的处理完成               DpcForIsr 
 
IoStartNextPacket       发送下一个IRP到Start I/O例程     DpcForIsr 
 
IoCallDriver            发送IRP请求                      Dispatch 
 
IoAllocateIrp           请求另外的IRP                    Dispatch 
 
IoFreeIrp               释放驱动程序分配的IRP            I/O Completion 

IRP堆栈：

    名称                            描述                         调用者
IoGetCurrentIrpStackLocation   得到调用者堆栈的指针             Dispatch 
   
IoMarkIrpPending               为进一步的处理标记调用者I/O堆栈  Dispatch 
 
IoGetNextIrpStackLocation      得到下一个驱动程序的I/O堆栈的指针   Dispatch 
 
IoSetNextIrpStackLocation      将I/O堆栈指针压入堆栈            Dispatc

在驱动程序，IRP派遣例程起着很重要的作用，每个IRP派遣例程，几乎都有对应的Win32函数，下面是几个常用的：

IRP派遣例程：

    名称                            描述                         调用者
IRP_MJ_CREATE                   请求一个句柄                   CreateFile 
 
IRP_MJ_CLEANUP                  在关闭句柄时取消悬挂的IRP      CloseHandle 
 
IRP_MJ_CLOSE                    关闭句柄                       CloseHandle 
 
IRP_MJ_READ                     从设备得到数据                 ReadFile 
 
IRP_MJ_WRITE                    传送数据到设备                 WriteFile 
 
IRP_MJ_DEVICE_CONTROL           控制操作（利用IOCTL宏）        DeviceIoControl 
 
IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL  控制操作(只能被内核调用)       N/A 
 
IRP_MJ_QUERY_INFORMATION        得到文件的长度                 GetFileSize 
 
IRP_MJ_SET_INFORMATION          设置文件的长度                 SetFileSize 
 
IRP_MJ_FLUSH_BUFFERS            写输出缓冲区或者丢弃输入缓冲区 FlushFileBuffers FlushConsoleInputBuffer PurgeComm 
 
IRP_MJ_SHUTDOWN                 系统关闭                       InitiateSystemShutdown

=================================================================================================================================

下面开始写我们的驱动版的“Hello World”，程序很简单，先介绍一下流程：

1，调用IoCreateDevice()创建一个设备，并返回一个设备对象。
2，调用IoCreateSynbolicLink()创建一个符号连接，使Win32程序可以使用驱动程序
3，设置IRP_MJ_DEVICE_CONTROL派遣例程HelloWorldDispatch()和卸载例程HelloWorldUnLoad()。

如果Win32程序使用DeviceIoControl()，则执行HelloWorldDispatch()函数
4，调用IoGetCurrentIrpStackLocation()得到当前调用者的IRP指针
5，取得IO控制代码，完成后使用IoCompleteRequest()完成IRP操作

如果使用ControlService()停止驱动程序，则执行HelloWorldUnLoad()函数
4，调用IoDeleteSymbolicLink()删除符号连接
5，调用IoDeleteDevice()删除已建立的设备



驱动入口DriverEntry()

//创建设备
IoCreateDevice(DriverObject,        //驱动程序对象
               0,                   //扩展设备的大小，由于不需要，所以置0
               &DeviceNameString,   //设备名称
               FILE_DEVICE_UNKNOWN, //设备类型
               0,                   //指示设备允许的操作
               FALSE,               //如果为TRUE，表示只能有一个线程使用该设备，为FALSE，则没有限制
               &lpDeviceObject);    //返回的设备对象

//创建符号连接
IoCreateSymbolicLink(&DeviceLinkString,   //存放符号连接的UNICODE_STRING
                     &DeviceNameString);  //设备名称

//派遣例程和卸载例程
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]=
    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]=
DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]=HelloWorldDispatch;
DriverObject->DriverUnload=HelloWorldUnLoad;

IRP派遣例程HelloWorldDispatch()

IrpStack=IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);   //得到当前调用者的IRP堆栈

//获取IO控制代码，并执行指定操作，这里只是DbgPrint()
IoControlCodes=IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;
switch (IoControlCodes)  {
......

IoCompleteRequest(pIrp,IO_NO_INCREMENT);   //完成IRP操作

卸载例程HelloWorldUnLoad()

//删除符号连接和设备
IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString);
IoDeleteDevice(DriverObject->DeviceObject);

=================================================================================================================================

完整代码：

=================================================================================================================================

驱动程序的编译需要使用DDK中的build实用程序，它是一个命令行程序，使用不是很方便。VC知识库有一篇在VC++ 6.0中编译驱动的文章，有兴趣可以去看看。

1，makefile
编译驱动程序，首先应该准备一个makefile，这个文件很简单，只有一句代码：
#
# DO NOT EDIT THIS FILE!!!  Edit .\sources. if you want to add a new source
# file to this component.  This file merely indirects to the real make file
# that is shared by all the driver components of the Windows NT DDK
#

!INCLUDE $(NTMAKEENV)\makefile.def

正如描述的那样，不要修改这个文件---它是通用的！

2，sources
准备的第二个文件就是sources，它描述了一些编译的细节。针对本文的程序，sources文件的内容是这样的：
TARGETNAME=HelloWorld   //驱动名称
TARGETPATH=.            //编译后SYS的路径
TARGETTYPE=DRIVER       //类型为驱动程序

SOURCES= HelloWorld.c   //只有一个源文件

有了这2个文件后，就可以使用build进行编译了。进入「开始」菜单\程序\Development Kits\Windows 2000 DDK，
分别有3个CMD程序：1）Checked 64 Bit Build Environment，“Debug”的64位版本；2）Checked Build Environment
“Debug”的32位版本；3）Free Build Environment，“Release”的32位版本。不用说，肯定是使用Free Build Environment。

New or updated MSVC detected.  Updating DDK environment....

Setting environment for using Microsoft Visual C++ tools.
Starting dirs creation...Completed.

C:\NTDDK>cd\

C:\>cd HelloWorld

C:\HelloWorld>build
BUILD: Object root set to: ==> objfre
BUILD: /i switch ignored
BUILD: Compile and Link for i386
BUILD: Loading c:\NTDDK\build.dat...
BUILD: Computing Include file dependencies:
BUILD: Examining c:\helloworld directory for files to compile.
    c:\helloworld - 1 source files (127 lines)
BUILD: Saving c:\NTDDK\build.dat...
BUILD: Compiling c:\helloworld directory
Compiling - helloworld.c for i386
BUILD: Linking c:\helloworld directory
Linking Executable - i386\helloworld.sys for i386
BUILD: Done

    1 file compiled
    1 executable built

C:\HelloWorld>

现在C:\HelloWorld\i386目录下，就有了HelloWorld.sys。

=================================================================================================================================

驱动程序的安装如同安装服务一样，唯一不同的是，创建服务时，类型是内核驱动，其他跟操作服务没什么区别。

安装驱动程序流程：
1，调用OpenSCManager()打开服务控制管理器
2，调用CreateService()创建一个服务，服务类型为内核驱动
3，调用OpenService()取得服务句柄
启动服务
4，调用StartService()启动服务
停止服务
4，调用ControlService()停止服务
删除服务
4，调用DeleteService()删除服务
5，调用CloseServiceHandle()关闭服务句柄

操作驱动程序流程： 
1，调用CreateFile()取得设备句柄
2，调用DeviceIoControl()传递I/O控制代码
3，调用CloseHandle()关闭设备句柄

http://www.xfocus.net/tools/200411/882.html
这里有一个完整的驱动安装程序，所以我就不写了，只给出操作驱动程序的代码

完整代码：

=================================================================================================================================

参考资料

《Windows 2000 DDK》

《Windows 2000 驱动程序设计》


附录代码：

2. #ifndef __HELLOWORLD_C__
3. #define __HELLOWORLD_C__
5. #define DEBUGMSG
7. #include <ntddk.h>
9. #define DEVICE_HELLO_INDEX 0x860
11. //2个IOCTL宏
12. #define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)
13. #define STOP_HELLPWORLD  CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX+1,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)
15. #define NT_DEVICE_NAME L"\\Device\\HelloWorld"        //设备名称
16. #define DOS_DEVICE_NAME L"\\DosDevices\\HelloWorld"   //符号连接
18. NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp);
20. VOID HelloWorldUnLoad (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject);
22. //驱动入口
23. NTSTATUS DriverEntry (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,IN PUNICODE_STRING RegistryPath)
24. {
25.     NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS;
26.     PDEVICE_OBJECT lpDeviceObject=NULL;       //指向设备对象的指针
27.     UNICODE_STRING DeviceNameString={0};      //设备名称
28.     UNICODE_STRING DeviceLinkString={0};      //符号连接
30.     //调试信息
31.     #ifdef DEBUGMSG
32.            DbgPrint("Starting DriverEntry()\n");
33.     #endif
35.     RtlInitUnicodeString(&DeviceNameString,NT_DEVICE_NAME);  //初始化Unicode字符串
36.     //创建设备
37.     ntStatus=IoCreateDevice(DriverObject,0,&DeviceNameString,FILE_DEVICE_UNKNOWN,0,FALSE,&lpDeviceObject);
39.     //使用NT_SUCCESS宏检测函数调用是否成功
40.     if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
41.     {
42.         #ifdef DEBUGMSG
43.                DbgPrint("IoCreateDevice() error reports 0x%08X\n",ntStatus);
44.         #endif
45.         return ntStatus;
46.     }
48.     RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME);
49.     //创建符号连接
50.     ntStatus=IoCreateSymbolicLink(&DeviceLinkString,&DeviceNameString);
52.     if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
53.     {
54.         #ifdef DEBUGMSG
55.                DbgPrint("IoCreateSymbolicLink() error reports 0x%08X\n",ntStatus);
56.         #endif
57.         if (lpDeviceObject)
58.             IoDeleteDevice(lpDeviceObject);
59.         return ntStatus;
60.     }
62.     //设置IRP派遣例程和卸载例程
63.     DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]=
64.     DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]=
65.     DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL]=HelloWorldDispatch;
66.     DriverObject->DriverUnload=HelloWorldUnLoad;
68.     return ntStatus;
69. }
71. NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp)
72. {
73.     NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS;
74.     PIO_STACK_LOCATION IrpStack=NULL;   //IRP堆栈
75.     ULONG IoControlCodes=0;             //I/O控制代码
77.     //设置IRP状态
78.     pIrp->IoStatus.Status=STATUS_SUCCESS;
79.     pIrp->IoStatus.Information=0;
81.     #ifdef DEBUGMSG
82.            DbgPrint("Starting HelloWorldDispatch()\n");
83.     #endif
85.     IrpStack=IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);    //得到当前调用者的IRP
87.     switch (IrpStack->MajorFunction)
88.     {
89.             case IRP_MJ_CREATE:
90.                  #ifdef DEBUGMSG
91.                         DbgPrint("IRP_MJ_CREATE\n");
92.                  #endif
93.                  break;
95.             case IRP_MJ_CLOSE:
96.                  #ifdef DEBUGMSG
97.                         DbgPrint("IRP_MJ_CLOSE\n");
98.                  #endif
99.                  break;
101.             case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:
103.                  #ifdef DEBUGMSG
104.                         DbgPrint("IRP_MJ_DEVICE_CONTROL\n");
105.                  #endif
107.                  //取得I/O控制代码
108.                  IoControlCodes=IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;
110.                  switch (IoControlCodes)
111.                  {
112.                          //启动
113.                          case START_HELLPWORLD:
114.                               DbgPrint("Starting \"Hello World\"\n");
115.                               break;
117.                          //停止
118.                          case STOP_HELLPWORLD:
119.                               DbgPrint("Stoping \"Hello World\"\n");
120.                               break;
122.                          default:
123.                               pIrp->IoStatus.Status=STATUS_INVALID_PARAMETER;
124.                               break;
125.                  }
127.                  break;
129.             default:
130.                  break;
131.     }
133.     ntStatus=pIrp->IoStatus.Status;
134.     IoCompleteRequest(pIrp,IO_NO_INCREMENT);
136.     return ntStatus;
137. }
139. VOID HelloWorldUnLoad (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject)
140. {
141.      UNICODE_STRING DeviceLinkString={0};
142.      PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp1=NULL;
143.      PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp2=NULL;
145.      #ifdef DEBUGMSG
146.             DbgPrint("Starting HelloWorldUnLoad()\n");
147.      #endif
149.      RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME);
151.      if (DeviceLinkString.Buffer)
152.          IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString);
154.      if (DriverObject)
155.      {
156.          DeviceObjectTemp1=DriverObject->DeviceObject;
158.          while (DeviceObjectTemp1)
159.          {
160.                 DeviceObjectTemp2=DeviceObjectTemp1;
161.                 DeviceObjectTemp1=DeviceObjectTemp1->NextDevice;
162.                 IoDeleteDevice(DeviceObjectTemp2);
163.          }
164.      }
165. }
167. #endif

用户态程序：

2. #define DEBUGMSG
4. #include <windows.h>
5. #include <winioctl.h>
6. #include <stdio.h>
8. #define DEVICE_FILTER_INDEX 0x860
10. #define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_FILTER_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)
11. #define STOP_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_FILTER_INDEX+1,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)
13. #define erron GetLastError()
15. #define MY_DEVICE_NAME "\\\\.\\HelloWorld"
17. #define MY_DEVICE_START "-start"
18. #define MY_DEVICE_STOP "-stop"
20. BOOL DriverControl (TCHAR *Maik);
22. void Usage (TCHAR *Paramerter);
24. int main (int argc,TCHAR *argv[])
25. {
26.     if (argc!=2)
27.     {
28.         Usage(argv[0]);
29.         return 0;
30.     }
32.     if (strcmpi(argv[1],MY_DEVICE_START)==0 || strcmpi(argv[1],MY_DEVICE_STOP)==0)
33.         DriverControl(argv[1]);
34.     else
35.     {
36.         Usage(argv[0]);
37.         return 0;
38.     }
40.     return 0;
41. }
43. BOOL DriverControl (TCHAR *Maik)
44. {
45.      HANDLE hDevice=NULL;  //设备句柄
47.      //获得设备句柄
48.      hDevice=CreateFile(MY_DEVICE_NAME,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);
50.      if (hDevice==INVALID_HANDLE_VALUE)
51.      {
52.          #ifdef DEBUGMSG
53.                 printf("CreateFile() GetLastError reports %d\n",erron);
54.          #endif
55.          return FALSE;
56.      }
58.      //启动
59.      if (strcmpi(Maik,MY_DEVICE_START)==0)
60.      {
61.          //传递启动的I/O控制代码
62.          if (!(DeviceIoControl(hDevice,START_HELLPWORLD,NULL,0,NULL,0,NULL,NULL)))
63.          {
64.              #ifdef DEBUGMSG
65.                     printf("DeviceIoControl() GetLastError reports %d\n",erron);
66.              #endif
67.              CloseHandle(hDevice);
68.              return FALSE;
69.          }
70.      }
72.      //停止
73.      if (strcmpi(Maik,MY_DEVICE_STOP)==0)
74.      {
75.          //传递停止的I/O控制代码
76.          if (!(DeviceIoControl(hDevice,STOP_HELLPWORLD,NULL,0,NULL,0,NULL,NULL)))
77.          {
78.              #ifdef DEBUGMSG
79.                     printf("DeviceIoControl() GetLastError reports %d\n",erron);
80.              #endif
81.              CloseHandle(hDevice);
82.              return FALSE;
83.          }
84.      }
86.      if (hDevice)
87.          CloseHandle(hDevice);  //关闭句柄
89.      return TRUE;
90. }
92. void Usage (TCHAR *Paramerter)
93. {
94.      fprintf(stderr,"============================================================================\n"
95.              "      驱动版Hello World\n"
96.              "作者：dahubaobao[E.S.T]\n"
97.              "主页：www.eviloctal.com\n"
98.              "OICQ：382690\n\n"
99.              "%s -start\t启动\n"
100.              "%s -stop \t停止\n\n"
101.              "本程序只是用做代码交流，如有错误，还请多多包含！\n"
102.              "============================================================================\n"
103.              ,Paramerter,Paramerter);
104. }