Windows驱动开发（一）WDM/WDF驱动概述

距离开发windows驱动已经快要满一年了，从一开始的小白什么都不知道，到现在，也算是有不少心得，准备抽时间写一些比较详细的经验分享，关于驱动开发的文章相对比较少，写的较深入的也不多，所以我想只有大家多共享一些内容，才能进步的更快！话不多说，开始。

本章主要讲述一些入门的概念性内容，有些部分可能会显得不好记，不用慌，等看了后续的文章用到的时候，再回头复习一下，就能理解它的用处了。

大家都知道，最早的windows驱动为NT式驱动，这个架构过于的旧，所以也就不在我的文章范围里面了，我主要介绍WDM/WDF的驱动，当然了，WDM/WDF驱动其实也有很多NT驱动的影子，这些共有的部分，我也会做简单介绍。下面是一个DriverEntry实例：

NTSTATUS

DriverEntry(

IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,

IN PUNICODE_STRING RegistryPath

)

{

WDF_DRIVER_CONFIG config;

NTSTATUS status;

WDF_DRIVER_CONFIG_INIT(

&config,

EvtDeviceAdd

);

status = WdfDriverCreate(DriverObject,

RegistryPath,

WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES,

&config,

WDF_NO_HANDLE);

if (!NT_SUCCESS(status)) {

//KdPrint(("WdfDriverCreate failed with status 0x%x\n", status));

}

return status;

}

NT以及WDM/WDF的驱动，每一个驱动的入口例程都是DriverEntry，和编写普通应用程序一样，驱动程序也会有类似Main函数的例程，它就是DriverEntry。它的原型为DriverEntry（IN PDRIVER_OBJECT DriverObject，IN PUNICODE_STRING RegistryPath），这个例程主要对驱动程序进行初始化，它是被系统进程所调用的，是的，就是进程管理器里面的system进程了。系统线程调用驱动程序的DriverEntry时，同时传进上述的两个参数，DriverObject式指向刚才被创建驱动对象的指针，RegistryPath则是指向设备服务键的键名字符串的指针。另外，这个RegistryPath有时候是需要保存下来的，因为这个字符串并不是长期存在的，函数返回时有可能会消失，如果以后想要用这个串的话，那就必须先把它复制到安全的地方。这个字符串的内容一般会是\REGISTRY\MACHINE\SYSTEM\ControlSet\Services\[服务名]，另外，在驱动程序中，字符串需要用UNICODE来表示。

在DriverEntry例程中，一般设置卸载例程和IRP的派遣函数，另外的一部分代码则负责创建设备对象，在非NT驱动中，需要添加AddDevice函数，此回调函数为WDM/WDF驱动程序独有，作用为创建设备对象并由PNP（即插即用）管理器调用。同时也需要设置IRP_MJ_PNP回调函数，对PNP的IRP处理，是NT驱动和WDM驱动的重大区别之一。另外，在驱动程序中，所有的函数和变量要被指明加载到分页内存或非分页内存中，其中DriverEntry需要放在INIT标志的内存中，INIT标志指明该函数只在加载的时候载入内存，成功加载之后，可以从内存中卸载。下面是一个AddDevice实例：

NTSTATUS

EvtDeviceAdd(

IN WDFDRIVER Driver,

IN PWDFDEVICE_INIT DeviceInit

)

{

WDF_IO_QUEUE_CONFIG queueConfig;

WDF_OBJECT_ATTRIBUTES attributes;

NTSTATUS status;

WDFDEVICE device;

PFDO_DEVICE_DATA deviceData;

PNP_BUS_INFORMATION busInfo;

WDFQUEUE queue;

WDFDEVICE hDevice;

UNREFERENCED_PARAMETER(Driver);

PAGED_CODE ();

WdfDeviceInitSetDeviceType(DeviceInit, FILE_DEVICE_BUS_EXTENDER);

WdfDeviceInitSetExclusive(DeviceInit, TRUE);

WDF_OBJECT_ATTRIBUTES_INIT_CONTEXT_TYPE(&attributes, FDO_DEVICE_DATA);

status = WdfDeviceCreate(&DeviceInit, &attributes, &device);

if (!NT_SUCCESS(status)) {

//KdPrint(("WdfDriverCreate FDO_DEVICE_DATA failed with status 0x%x\n", status));

return status;

}

// Get the device context.

deviceData = FdoGetData(device);

WDF_OBJECT_ATTRIBUTES_INIT(&attributes);

WDF_IO_QUEUE_CONFIG_INIT_DEFAULT_QUEUE(

&queueConfig,

WdfIoQueueDispatchParallel

);

queueConfig.EvtIoDeviceControl = EvtIoDeviceControl;

status = WdfIoQueueCreate(device,

&queueConfig,

WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES,

&queue

);

if (!NT_SUCCESS(status)) {

//KdPrint(("WdfIoQueueCreate failed with status 0x%x\n", status));

return status;

}

status = WdfDeviceCreateDeviceInterface(

device,

&GUID_DEVINTERFACE_HELLO,

NULL // No Reference String

);

if (!NT_SUCCESS(status)) {

//KdPrint(("WdfDriverCreateDeviceInterface failed with status 0x%x\n", status));

return status;

}

return status;

}

windows操作驱动的一些基本概念，win32子系统是最纯正的windows子系统，提供了大量的API函数。windows API分为三类，USER函数，GDI函数，KERNEL函数，分别对应了user32.dll，gdi32.dll，kernel32.dll。操作系统除了将应用程序加载到内存中，同时也会将这三个dll文件加载到内存中。大部分win32子系统的API，都通过Native API实现。Native API的函数一般都是在win32 API上加上Nt两个字母，例如CreateFile函数对应NtCreateFile函数，所有Native API都是在Ntdll.dll中实现的。同时，Native API负责从用户模式穿越进入内核模式。

看了以上这些，相信你也肯定对驱动有了一些基础的概念了，那么，操作系统是如何去使用驱动程序的呢？对于WDM/WDF驱动来说，一般都是基于分层的，完成一个设备的操作，至少需要两个驱动设备共同完成。一个是物理设备对象（PDO），另一个是功能设备对象（FDO），其关系是“附加”与“被附加”的关系。物理设备驱动也就是WDF中的KMDF，在系统总线枚举驱动发现插入了新设备之后，会由总线驱动创建PDO，PDO无法单独操作设备，需配合FDO一起，此时系统会去寻找相对应的UMDF，即设备功能驱动，如果找到了，这个设备就可以正常运行了。

刚有提到WDM/WDF驱动是分层的，那么这个分层该怎么去理解呢？当一个设备的功能驱动安装成功之后，PDO设备对象的子域AttachedDevice会记录FDO的位置。PDO被称作底层驱动或下层驱动，而FDO会被称作高层驱动或上层驱动。这里的“上层”即是接近发出IO请求的地方，而“下层”指的是靠近物理设备的地方。这就是它的分层，当然，这是最简单的情况，假如PDO与FDO之间存在过滤驱动时，在FDO上面的过滤驱动被称作上层过滤驱动（High FiDO），在FDO的下层的驱动，被称作下层过滤驱动（Low FiDO）。其实设备对象中，有个StackSize子域，表明操作这个设备对象需要几层才能到达最下层的物理设备，例如刚才举的例子里，High FiDO（StackSize=4）-- FDO（StackSize=3）--Low FiDO（StackSize=2）--PDO（StackSize=1）。DRIVERENTRY入参的驱动对象DRIVER_OBJECT中有个DriverExtension，里面有AddDevice子域，用来设置AddDevice例程的函数地址，目的就是将FDO附加在PDO之上。

概述大概就写到这里，下一章的话会介绍驱动中的IO请求如何去处理。

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