驱动程序简单开发

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 

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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); 

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完整代码： 

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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。 

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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： 

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参考资料 

《Windows 2000 DDK》 

《Windows 2000 驱动程序设计》 


附录代码： 


#ifndef __HELLOWORLD_C__  
#define __HELLOWORLD_C__  

#define DEBUGMSG  

#include <ntddk.h>  

#define DEVICE_HELLO_INDEX 0x860  

//2个IOCTL宏  
#define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) 
#define STOP_HELLPWORLD  CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_HELLO_INDEX+1,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) 

#define NT_DEVICE_NAME L"//Device//HelloWorld"        //设备名称  
#define DOS_DEVICE_NAME L"//DosDevices//HelloWorld"   //符号连接  

NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp);  

VOID HelloWorldUnLoad (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject);  

//驱动入口  
NTSTATUS DriverEntry (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,IN PUNICODE_STRING RegistryPath)  
{  
    NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS;  
    PDEVICE_OBJECT lpDeviceObject=NULL;       //指向设备对象的指针  
    UNICODE_STRING DeviceNameString={0};      //设备名称  
    UNICODE_STRING DeviceLinkString={0};      //符号连接  

    //调试信息  
    #ifdef DEBUGMSG  
           DbgPrint("Starting DriverEntry()/n");  
    #endif  

    RtlInitUnicodeString(&DeviceNameString,NT_DEVICE_NAME);  //初始化Unicode字符串  
    //创建设备  
    ntStatus=IoCreateDevice(DriverObject,0,&DeviceNameString,FILE_DEVICE_UNKNOWN,0,FALSE,&lpDeviceObject); 

    //使用NT_SUCCESS宏检测函数调用是否成功  
    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))  
    {  
        #ifdef DEBUGMSG  
               DbgPrint("IoCreateDevice() error reports 0x%08X/n",ntStatus);  
        #endif  
        return ntStatus;  
    }  

    RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME);  
    //创建符号连接  
    ntStatus=IoCreateSymbolicLink(&DeviceLinkString,&DeviceNameString);  

    if (!NT_SUCCESS(ntStatus))  
    {  
        #ifdef DEBUGMSG  
               DbgPrint("IoCreateSymbolicLink() error reports 0x%08X/n",ntStatus);  
        #endif  
        if (lpDeviceObject)  
            IoDeleteDevice(lpDeviceObject);  
        return ntStatus;  
    }  

    //设置IRP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;  

    return ntStatus;  
}  

NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp)  
{  
    NTSTATUS ntStatus=STATUS_SUCCESS;  
    PIO_STACK_LOCATION IrpStack=NULL;   //IRP堆栈  
    ULONG IoControlCodes=0;             //I/O控制代码  

    //设置IRP状态  
    pIrp->IoStatus.Status=STATUS_SUCCESS;  
    pIrp->IoStatus.Information=0;  

    #ifdef DEBUGMSG  
           DbgPrint("Starting HelloWorldDispatch()/n");  
    #endif  

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

    switch (IrpStack->MajorFunction)  
    {  
            case IRP_MJ_CREATE:  
                 #ifdef DEBUGMSG  
                        DbgPrint("IRP_MJ_CREATE/n");  
                 #endif  
                 break;  

            case IRP_MJ_CLOSE:  
                 #ifdef DEBUGMSG  
                        DbgPrint("IRP_MJ_CLOSE/n");  
                 #endif  
                 break;  

            case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:  

                 #ifdef DEBUGMSG  
                        DbgPrint("IRP_MJ_DEVICE_CONTROL/n");  
                 #endif  

                 //取得I/O控制代码  
                 IoControlCodes=IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;  

                 switch (IoControlCodes)  
                 {  
                         //启动  
                         case START_HELLPWORLD:  
                              DbgPrint("Starting /"Hello World/"/n");  
                              break;  

                         //停止  
                         case STOP_HELLPWORLD:  
                              DbgPrint("Stoping /"Hello World/"/n");  
                              break;  

                         default:  
                              pIrp->IoStatus.Status=STATUS_INVALID_PARAMETER;  
                              break;  
                 }  

                 break;  

            default:  
                 break;  
    }  

    ntStatus=pIrp->IoStatus.Status;  
    IoCompleteRequest(pIrp,IO_NO_INCREMENT);  

    return ntStatus;  
}  

VOID HelloWorldUnLoad (IN PDRIVER_OBJECT DriverObject)  
{  
     UNICODE_STRING DeviceLinkString={0};  
     PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp1=NULL;  
     PDEVICE_OBJECT DeviceObjectTemp2=NULL;  

     #ifdef DEBUGMSG  
            DbgPrint("Starting HelloWorldUnLoad()/n");  
     #endif  

     RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS_DEVICE_NAME);  

     if (DeviceLinkString.Buffer)  
         IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString);  

     if (DriverObject)  
     {  
         DeviceObjectTemp1=DriverObject->DeviceObject;  

         while (DeviceObjectTemp1)  
         {  
                DeviceObjectTemp2=DeviceObjectTemp1;  
                DeviceObjectTemp1=DeviceObjectTemp1->NextDevice;  
                IoDeleteDevice(DeviceObjectTemp2);  
         }  
     }  
}  

#endif  




用户态程序： 


#define DEBUGMSG  

#include <windows.h>  
#include <winioctl.h>  
#include <stdio.h>  

#define DEVICE_FILTER_INDEX 0x860  

#define START_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_FILTER_INDEX,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) 
#define STOP_HELLPWORLD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,DEVICE_FILTER_INDEX+1,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) 

#define erron GetLastError()  

#define MY_DEVICE_NAME "////.//HelloWorld"  

#define MY_DEVICE_START "-start"  
#define MY_DEVICE_STOP "-stop"  

BOOL DriverControl (TCHAR *Maik);  

void Usage (TCHAR *Paramerter);  

int main (int argc,TCHAR *argv[])  
{  
    if (argc!=2)  
    {  
        Usage(argv[0]);  
        return 0;  
    }  

    if (strcmpi(argv[1],MY_DEVICE_START)==0 || strcmpi(argv[1],MY_DEVICE_STOP)==0)  
        DriverControl(argv[1]);  
    else  
    {  
        Usage(argv[0]);  
        return 0;  
    }  

    return 0;  
}  

BOOL DriverControl (TCHAR *Maik)  
{  
     HANDLE hDevice=NULL;  //设备句柄  

     //获得设备句柄  
     hDevice=CreateFile(MY_DEVICE_NAME,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL); 

     if (hDevice==INVALID_HANDLE_VALUE)  
     {  
         #ifdef DEBUGMSG  
                printf("CreateFile() GetLastError reports %d/n",erron);  
         #endif  
         return FALSE;  
     }  

     //启动  
     if (strcmpi(Maik,MY_DEVICE_START)==0)  
     {  
         //传递启动的I/O控制代码  
         if (!(DeviceIoControl(hDevice,START_HELLPWORLD,NULL,0,NULL,0,NULL,NULL)))  
         {  
             #ifdef DEBUGMSG  
                    printf("DeviceIoControl() GetLastError reports %d/n",erron);  
             #endif  
             CloseHandle(hDevice);  
             return FALSE;  
         }  
     }  

     //停止  
     if (strcmpi(Maik,MY_DEVICE_STOP)==0)  
     {  
         //传递停止的I/O控制代码  
         if (!(DeviceIoControl(hDevice,STOP_HELLPWORLD,NULL,0,NULL,0,NULL,NULL)))  
         {  
             #ifdef DEBUGMSG  
                    printf("DeviceIoControl() GetLastError reports %d/n",erron);  
             #endif  
             CloseHandle(hDevice);  
             return FALSE;  
         }  
     }  

     if (hDevice)  
         CloseHandle(hDevice);  //关闭句柄  

     return TRUE;  
}  

void Usage (TCHAR *Paramerter)  
{  
     fprintf(stderr,"============================================================================/n" 
             "      驱动版Hello World/n"  
             "作者：dahubaobao[E.S.T]/n"  
             "主页：www.eviloctal.com/n"  
             "OICQ：382690/n/n"  
             "%s -start/t启动/n"  
             "%s -stop /t停止/n/n"  
             "本程序只是用做代码交流，如有错误，还请多多包含！/n"  
             "============================================================================/n"  
             ,Paramerter,Paramerter);  
} 

文章来自: dahubaobao.eviloctal.org
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