【转帖】驱动版Hello World

快来打我* 2022-08-23 15:56 244阅读 0赞

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：1PDRIVER\_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\[IRP\_MJ\_DEVICE\_CONTROL\]=HelloWorldDispatch;吧  
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：

\#ifndef \_\_HELLOWORLD\_C\_\_  
\#define \_\_HELLOWORLD\_C\_\_

\#define DEBUGMSG

\#include "HelloWorld.h"

//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; //设备名称  
UNICODE\_STRING DeviceLinkString; //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("Error IoCreateDevice()/n");  
\#endif  
goto Error;  
\}

RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS\_DEVICE\_NAME);

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

if (!NT\_SUCCESS(ntStatus))  
\{  
\#ifdef DEBUGMSG  
DbgPrint("Error IoCreateSymbolicLink()/n");  
\#endif  
goto Error;  
\}

//设置IRP派遣例程和卸载例程  
DriverObject->MajorFunction\[IRP\_MJ\_CREATE\]=//HelloWorldDispatch;  
DriverObject->MajorFunction\[IRP\_MJ\_CLOSE\]=//HelloWorldDispatch;  
DriverObject->MajorFunction\[IRP\_MJ\_DEVICE\_CONTROL\]=HelloWorldDispatch;  
DriverObject->DriverUnload=HelloWorldUnLoad;

return ntStatus;

Error:  
\#ifdef DEBUGMSG  
DbgPrint("Error DriverEntry()/n");  
\#endif

return ntStatus;  
\}

NTSTATUS HelloWorldDispatch (IN PDEVICE\_OBJECT DeviceObject,IN PIRP pIrp)  
\{  
NTSTATUS ntStatus=STATUS\_SUCCESS;  
ULONG IoControlCodes=0; //I/O控制代码  
PIO\_STACK\_LOCATION IrpStack=NULL; //IRP堆栈

//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;  
PDEVICE\_OBJECT DeviceObjectTemp1=NULL;  
PDEVICE\_OBJECT DeviceObjectTemp2=NULL;

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

RtlInitUnicodeString(&DeviceLinkString,DOS\_DEVICE\_NAME);  
IoDeleteSymbolicLink(&DeviceLinkString); //删除符号连接

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

//删除设备  
while (DeviceObjectTemp1)  
\{  
DeviceObjectTemp2=DeviceObjectTemp1;  
DeviceObjectTemp1=DeviceObjectTemp1->NextDevice;  
IoDeleteDevice(DeviceObjectTemp2);  
\}  
\}  
\}

\#endif

====================================================================================================  
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][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：

\#define DEBUGMSG

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

\#define DEVICE\_HELLO\_INDEX 0x860

\#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 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  
DWORD RetBytes=0;

//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,&RetBytes,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,&RetBytes,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\[EST\]/n"  
"主页：\[url\]www.eviloctal.com\[/url\] or \[url\]www.ringz.org\[/url\]/n"  
"邮件：\[email\]dahubaobao@eviloctal.com\[/email\]/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);  
\}

头文件HelloWorld.h代码：

\#ifndef \_\_HELLOWORLD\_H\_\_  
\#define \_\_HELLOWORLD\_H\_\_

\#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);

\#endif

[http_www.xfocus.net_tools_200411_882.html]: http://www.xfocus.net/tools/200411/882.html