[Windows驱动开发]（二）基础知识——数据结构

我就是我 2022-08-02 13:45 287阅读 0赞

http://blog.csdn.net/baggiowangyu/article/details/7804567

*    本节主要介绍驱动开发的一些基础知识。

1. 驱动程序的基本组成

1.1. 最经常见到的数据结构

**a. DRIVER\_OBJECT驱动对象**

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  // WDK中对驱动对象的定义  
2.  // 每个驱动程序都会有一个唯一的驱动对象与之对应  
3.  // 它是在驱动加载时被内核对象管理程序创建的  
4.    
5.  **typedef** **struct** \_DRIVER\_OBJECT \{  
6.      CSHORT Type;  
7.      CSHORT Size;  
8.    
9.      //  
10.     // The following links all of the devices created by a single driver  
11.     // together on a list, and the Flags word provides an extensible flag  
12.     // location for driver objects.  
13.     //  
14.   
15.     PDEVICE\_OBJECT DeviceObject;  
16.     **ULONG** Flags;  
17.   
18.     //  
19.     // The following section describes where the driver is loaded.  The count  
20.     // field is used to count the number of times the driver has had its  
21.     // registered reinitialization routine invoked.  
22.     //  
23.   
24.     **PVOID** DriverStart;  
25.     **ULONG** DriverSize;  
26.     **PVOID** DriverSection;  
27.     PDRIVER\_EXTENSION DriverExtension;  
28.   
29.     //  
30.     // The driver name field is used by the error log thread  
31.     // determine the name of the driver that an I/O request is/was bound.  
32.     //  
33.   
34.     UNICODE\_STRING DriverName;  
35.   
36.     //  
37.     // The following section is for registry support.  Thise is a pointer  
38.     // to the path to the hardware information in the registry  
39.     //  
40.   
41.     PUNICODE\_STRING HardwareDatabase;  
42.   
43.     //  
44.     // The following section contains the optional pointer to an array of  
45.     // alternate entry points to a driver for "fast I/O" support.  Fast I/O  
46.     // is performed by invoking the driver routine directly with separate  
47.     // parameters, rather than using the standard IRP call mechanism.  Note  
48.     // that these functions may only be used for synchronous I/O, and when  
49.     // the file is cached.  
50.     //  
51.   
52.     PFAST\_IO\_DISPATCH FastIoDispatch;  
53.   
54.     //  
55.     // The following section describes the entry points to this particular  
56.     // driver.  Note that the major function dispatch table must be the last  
57.     // field in the object so that it remains extensible.  
58.     //  
59.   
60.     PDRIVER\_INITIALIZE DriverInit;  
61.     PDRIVER\_STARTIO DriverStartIo;  
62.     PDRIVER\_UNLOAD DriverUnload;  
63.     PDRIVER\_DISPATCH MajorFunction\[IRP\_MJ\_MAXIMUM\_FUNCTION + 1\];  
64.   
65. \} DRIVER\_OBJECT;  
66. **typedef** **struct** \_DRIVER\_OBJECT \*PDRIVER\_OBJECT;

> **参数说明：**  
>

*  **DeviceObject** : 每个驱动程序都会有至少一个设备对象。每个设备对象都有一个指向下一个设备对象的指针，最后一个设备对象指向空。此参数指的是驱动对象的第一个设备对象。设备对象的创建与删除都是由程序员自行处理的。
 *  **DriverName** : 驱动名称，由UNICODE\_STRING记录。一般格式为**\\Driver\\\[DriverName\]**。
 *  **HardwareDatabase** :  设备的硬件数据库名称。一般格式为**\\REGISTRY\\MACHINE\\HARDWARE\\DESCRIPTION\\SYSTEM**。
 *  **DriverStartIo** : 记录StartIO派发函数地址，用于序列化操作。
 *  **DriverUnload** : 指定驱动卸载时的回调函数地址。
 *  **MajorFunction** : 记录处理IRP的派发函数的函数地址。
 *  **FastIoDispatch** : 文件驱动中会用到此成员，用于处理快速IO请求。

![Center][]

> **驱动对象图解：**
> 
> **![Center 1][]**  
> 
> 
>   
> 
> 
> ![1343785856_5144.jpg][]

> **b. DEVICE\_OBJECT设备对象**

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  // WDK定义的设备对象  
2.    
3.  **typedef** **struct** DECLSPEC\_ALIGN(MEMORY\_ALLOCATION\_ALIGNMENT) \_DEVICE\_OBJECT \{  
4.      CSHORT Type;  
5.      **USHORT** Size;  
6.      **LONG** ReferenceCount;  
7.      **struct** \_DRIVER\_OBJECT \*DriverObject;  
8.      **struct** \_DEVICE\_OBJECT \*NextDevice;  
9.      **struct** \_DEVICE\_OBJECT \*AttachedDevice;  
10.     **struct** \_IRP \*CurrentIrp;  
11.     PIO\_TIMER Timer;  
12.     **ULONG** Flags;                                // See above:  DO\_...  
13.     **ULONG** Characteristics;                      // See ntioapi:  FILE\_...  
14.     \_\_volatile PVPB Vpb;  
15.     **PVOID** DeviceExtension;  
16.     DEVICE\_TYPE DeviceType;  
17.     CCHAR StackSize;  
18.     **union** \{  
19.         LIST\_ENTRY ListEntry;  
20.         WAIT\_CONTEXT\_BLOCK Wcb;  
21.     \} Queue;  
22.     **ULONG** AlignmentRequirement;  
23.     KDEVICE\_QUEUE DeviceQueue;  
24.     KDPC Dpc;  
25.   
26.     //  
27.     //  The following field is for exclusive use by the filesystem to keep  
28.     //  track of the number of Fsp threads currently using the device  
29.     //  
30.   
31.     **ULONG** ActiveThreadCount;  
32.     PSECURITY\_DESCRIPTOR SecurityDescriptor;  
33.     KEVENT DeviceLock;  
34.   
35.     **USHORT** SectorSize;  
36.     **USHORT** Spare1;  
37.   
38.     **struct** \_DEVOBJ\_EXTENSION  \*DeviceObjectExtension;  
39.     **PVOID**  Reserved;  
40.   
41. \} DEVICE\_OBJECT;  
42.   
43. **typedef** **struct** \_DEVICE\_OBJECT \*PDEVICE\_OBJECT;

> 参数说明：
> 
> ![Center 2][]  
> 
> 
>   
> 
> 
> ![Center 3][]  
> 
> 
> ![Center 4][]  
> 
> 
> ![Center 5][]  
> 
> 
> ![Center 6][]  
> 
> 
> ![Center 7][]  
> 
> 
> ![Center 8][]  
> 
> 
> ![Center 9][]  
> 
> 
> ![Center 10][]  
> 
> 
>   
> 
> 
> ![Center 11][]  
> 
> 
> ![20150722125853850][]  
> 
> 
> ![20150722125948330][]  
> 
> 
> ![20150722130011178][]  
> 
> 
>   
> 
> 
> \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*

*  **DriverObject** : 指向驱动程序中的驱动对象。如果多个设备对象属于同一个驱动程序，则它们所指的驱动对象是相同的。
 *  **NextDevice** : 指向下一个设备对象。
 *  **AttachedDevice** : 指向下一个设备对象。如果有更高一层的驱动附加到这个驱动的时候，其指向的就是更高一层的那个驱动。
 *  **CurrentIrp** : 使用StartIO派发函数的时候，它指向的是当前的IRP结构
 *  **Flags** : 标志域，32位无符号整形，其值有以下几种：

1.  1.  DO\_BUFFERED\_IO : 读写操作使用缓冲方式（系统复制缓冲区）访问用户模式数据。
    2.  DO\_EXCLUSIVE : 一次只允许一个线程打开设备句柄。
    3.  DO\_DIRECT\_IO : 读写操作使用直接方式（内存描述表）访问用户模式数据。
    4.  DO\_DEVICE\_INITIALIZING : 设备对象正在初始化。
    5.  DO\_POWER\_PAGABLE : 必须在PASSIVE\_LEVEL级上处理IRP\_MJ\_PNP请求。
    6.  DO\_POWER\_INRUSH : 设备上电期间需要大电流。

*  **DeviceExtension** : 指向设备扩展对象。设备扩展对象是一个程序员自己定义的结构体。在驱动程序中，应该尽量避免全局变量的使用，因为全局变量不容易同步，所以将全局变量存在设备扩展中是一个非常好的解决方案。
 *  **DeviceType** : 设备类型，常用的设备类型有：

1.  1.  FILE\_DEVICE\_BEEP：蜂鸣器设备对象。
    2.  FILE\_DEVICE\_CD\_ROM：CD光驱设备对象。
    3.  FILE\_DEVICE\_CD\_ROM\_FILE\_SYSTEM：CD光驱文件系统设备对象。
    4.  FILE\_DEVICE\_CONTROLLER：控制器设备对象。
    5.  FILE\_DEVICE\_DATALINK：数据链设备对象。
    6.  FILE\_DEVICE\_DFS：DFS设备对象。
    7.  FILE\_DEVICE\_DISK：磁盘设备对象。
    8.  FILE\_DEVICE\_DISK\_FILE\_SYSTEM：磁盘文件系统设备对象。
    9.  FILE\_DEVICE\_FILE\_SYSTEM：文件系统设备对象。
    10. FILE\_DEVICE\_INPORT\_PORT：输入端口设备对象。
    11. FILE\_DEVICE\_KEYBOARD：键盘设备对象。
    12. FILE\_DEVICE\_MAILSLOT：邮槽设备对象。
    13. FILE\_DEVICE\_MIDI\_IN：MIDI输入设备对象。
    14. FILE\_DEVICE\_MIDI\_OUT：MIDI输出设备对象。
    15. FILE\_DEVICE\_MOUSE：鼠标设备对象。
    16. FILE\_DEVICE\_MULTI\_UNC\_PROVIDER：多UNC设备对象。
    17. FILE\_DEVICE\_NAMED\_PIPE：命名管道设备对象。
    18. FILE\_DEVICE\_NETWORK：网络设备对象。
    19. FILE\_DEVICE\_NETWORK\_BROWSER：网络浏览器设备对象。
    20. FILE\_DEVICE\_NETWORK\_FILE\_SYSTEM：网络文件系统设备对象。
    21. FILE\_DEVICE\_NULL：空设备对象。
    22. FILE\_DEVICE\_PARALLEL\_PORT：并口设备对象。
    23. FILE\_DEVICE\_PHYSICAL\_NETCARD：物理网卡设备对象。
    24. FILE\_DEVICE\_PRINTER：打印机设备对象。
    25. FILEDEVICE\_SCANNER：扫描仪设备对象。
    26. FILE\_DEVICE\_SERIAL\_MOUSE\_PORT：串口鼠标设备对象。
    27. FILE\_DEVICE\_SERIAL\_PORT：串口设备对象。
    28. FILE\_DEVICE\_SCREEN：屏幕设备对象。
    29. FILE\_DEVICE\_SOUND：声音设备对象。
    30. FILE\_DEVICE\_STREAMS：流设备对象。
    31. FILE\_DEVICE\_TAPE：磁带设备对象。
    32. FILE\_DEVICE\_TAPE\_FILE\_SYSTEM：磁带文件系统设备对象。
    33. FILE\_DEVICE\_TRANSPORT：传输设备对象。
    34. FILE\_DEVICE\_UNKNOW：未知设备对象。
    35. FILE\_DEVICE\_VIDEO：视频设备对象。
    36. FILE\_DEVICE\_VIRTUAL\_DISK：虚拟磁盘设备对象。
    37. FILE\_DEVICE\_WAVE\_IN：声音输入设备对象。
    38. FILE\_DEVICE\_WAVE\_OUT：声音输出设备对象。
    39. FILE\_DEVICE\_8042\_PORT：8042端口设备。
    40. FILE\_DEVICE\_NETWORK\_REDIRECTOR：网卡设备对象。
    41. FILE\_DEVICE\_BATTERY：电池设备对象。
    42. FILE\_DEVICE\_BUS\_EXTENDER：总线扩展设备对象。
    43. FILE\_DEVICE\_MODEM：调制解调器设备对象。
    44. FILE\_DEVICE\_VDM：VDM设备对象。
    45. FILE\_DEVICE\_MASS\_STORAGE：大容量存储设备对象。
    46. FILE\_DEVICE\_SMB：SMB设备对象。
    47. FILE\_DEVICE\_KS：内核流设备对象。
    48. FILE\_DEVICE\_CHANGER：充电设备对象。
    49. FILE\_DEVICE\_SMARTCARD：智能卡设备对象。
    50. FILE\_DEVICE\_ACPI：ACPI设备对象。
    51. FILE\_DEVICE\_DVD：DVD设备对象。

> 根据设备的需要，需要填写响应的设备类型。当制作虚拟设备时，应当选择FILE\_DEVICE\_UNKONWN类型的设备。

*  **StackSize** : 在多层驱动情况下，驱动与驱动之间会形成类似堆栈的结构。IRP会依次从最高层传递到最底层。StackSize就是驱动的层数。
 *  **AlignmentRequirement** : 设备在大容量传输的时候，需要内存对齐，以保证传输速度。

> c. 设备扩展
> 
> 设备对象中只包含了设备的基本信息，如果需要保存其他的信息可以使用**设备扩展**。
> 
> 设备扩展是由程序员自定义的，可以按照自己的需要添加相关的信息。设备扩展保存在非分页内存中。
> 
> 在驱动程序中应该尽量避免使用全局函数，因为全局函数往往导致函数的不可重入性。将全局变量以设备扩展方式储存，加以适当的同步保护措施是一个很好的解决方案。除此之外设备扩展往往还会记录一下信息：
> 
> > 设备对象的反向指针。
> > 
> > 设备状态或驱动环境信息。
> > 
> > 中断对象指针。
> > 
> > 控制器对象指针。

> 由于设备扩展是驱动程序专用的，它的结构必须在驱动程序的头文件中定义。

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