windows驱动开发详解学习笔记

1. windows驱动分两类,NT式驱动和WDM驱动,后者支持即插即用;

2. DriverEntry是入口函数,传入参数:pDriverObject由IO管理器传入;

3. WDM驱动中,AddDevice创建设备对象,由PnP管理器调用;传入参数:(DriverObject, PhysicalDeviceObject),第一个参数是DriverEntry的传入参数,第二个参数由总线驱动创建的PDO;

4. IRP_MJ_PNP分很多子类,包括IRP_MN_START_DEVICE、IRP_MN_REMOVE_DEVICE、IRP_MN_STOP_DEVICE等等;

5. PE格式(Portable Execute),二进制可执行格式;

6. 函数调用这一过程用汇编语言展现出来是这样子的:参数入栈-->ebp入栈-->将esp作为ebp-->esp减一定空间(增长)-->处理-->将ebp作为esp-->ebp出栈-->返回。

7. 函数调用约定,重点区分_cdecl和_stdcall。函数在调用前后需要保持esp平衡,_cdecl是C语言默认调用约定,函数返回后由调用者将esp+参数占用字节数,保持平衡,例如调用int add(int, int)后,调用者执行 add,esp 8;_stdcall是标准调用约定,函数返回时执行ret x(参数占用字节数),自助保持堆栈平衡,例如ret 8。不同调用约定会使函数在编译阶段产生差异的符号链接名。 例如_cdecl约定下为_add,而_stdcall约定下为_add@8. 不同的符号链接名可能导致link阶段的无法解析外部符号错误。

8. windows以树形结构组织系统内的设备,称之为设备树。垂直结构,从底到上的构建设备树,总线驱动构建设备的PDO,设备驱动构建设备对象,这种垂直结构成为设备堆栈。平行结构,相同的设备拥有一致的设备堆栈。

9. 在windows系统内,每个进程有自己独立的4GB虚拟内存空间,其中低2GB(0~0x7FFFFFFF)为用户模式空间,高2GB是内核模式空间,用户态程序只能访问用户模式空间,内核程序可以访问整个4GB空间。进程切换发生时,内核空间不切换,之切换用户模式空间。

10. 在驱动程序中,DriverEntry和AddDevice是由系统进程调用的,运行在系统进程上下文;而其他的派遣函数例程运行在程序上下文。

11. 分页内存和非分页内存。在虚拟内存管理中,分页内存会被交换出物理内存,非分页内存会一直驻留在物理内存中。分页内存只能被运行在DISPATCH_LEVEL级别以下的函数使用,如果程序运行在DISPATCH_LEVEL以上,一定要用非分页内存。因为缺页异常的回调函数运行在DISPATCH_LEVEL上, DISPATCH_LEVEL以上的程序使用分页内存会导致计算机蓝屏。

12. 内核堆内存分配的函数使用ExAllocatePool和ExFreePool, 需要指定内存分配的类型。在内核模式下,无法使用C++提供的new或delete操作,因为在windows平台下,new实现依赖于win32 API,而在内核模式下是无法使用win32 API。

13. windows DDK实现了一个内置的通用双向链表结构,LIST_ENTRY,类似于Linux中使用的双向链表结构,list_head

14. windows DDK内置了内存池Lookaside,只能的避免内存空洞。

15. 微软编译器提供的结构化异常处理机制,当程序在执行过程中遇到异常,就会在当前try块外寻找except块,如果当前try块没有设置except捕获异常块,则进入上一层try块,直至交由操作系统处理。这一过程成为回卷。

16. 如果if或者else,只有单个函数或语句的情况下是允许的。但是如果函数本质是一个多行的宏定义,则容易出现很难察觉的问题。所以在每次if或者else时,都要加一个{},是非常必要的。

17. 应用程序向CreateFile传入符号链接名打开设备,一般是这个样子: \\.\helloWDM,写成C语言字符串成”\\\\.\\helloWDM”

18. 缓冲区读写/直接读写的区别:需要简单说明一下windows IO读写的机制。用户态程序调用win32 API WriteFile,对应到内核的Native API NtWriteFile,NtWriteFile负责创建IRP包分发给响应的Dispatch。用户态程序需要向WriteFile传入1个用户空间的数据缓冲区buf1,假设起始地址0x400。windows是多任务环境,当进程切换时,用户空间发生切换,所以NtWriteFile直接操作0x400就很可能进入其他进程的用户空间。

缓冲区读写,指的是windows负责在内核空间开辟一段相同大小的缓冲区,并将WriteFile的缓冲区复制过去,这样用户进程切换共用内核空间,不会出问题。读操作也是类似的操作。这种方式存在内核的缓冲区复制,效率较低,适合在小块内存的情况下。

直接读写:指的是,windows先锁住(不交换出物理内存)空间的缓冲区,然后将这块物理内存映射到内核空间,这样NtWriteFile操作的就是同一块物理内存,不会出问题。这种方式,涉及的过程比起简单的内存复制来说要复杂,但是效率高,适合数据量大的情况。另外,说明一下:windows内核采用MDL记录用户缓冲区到物理内存的映射关系。

19. PIC与APIC区别:PIC(Programable Interrupt Controller),是传统PC的方案,使用2片8259级联实现最多16个中断信号;目前大部分机器采用APIC(Advanced Programable Interrupt Controller),兼容PIC模式,实现最多24个中断信号。

20. 在PC机24个中断信号的基础上,windows设计了32级的IRQL。关心IRQL最低的PASSIVE_LEVEL,APC_LEVEL,DISPATCH_LEVEL。用户模式程序运行在PASSIVE_LEVEL,驱动程序的派遣函数、AddDevice、DriverEntry等一般函数也运行于PASSIVE_LEVEL,DPC和StartIO运行于DISPATCH_LEVEL,OS的线程调度程序运行于DISPATCH_LEVEL。对于线程来说,高的IRQL级别可以有更多的机会获得CPU。当线程执行ReadFile,其IRP对应的响应派遣函数运行于PASSIVE_LEVEL,与ReadFile同属于一个线程的上下文。

常常采用提高线程的IRQL的方式,实现多线程资源同步,避免切换。可是对于多核处理器,这并不好使。

21.

转载于:https://www.cnblogs.com/yuqiao-ray-vision/p/3680728.html

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