驅(qū)動和應(yīng)用層的三種通信方式

標(biāo)題：【原創(chuàng)】【成果3.5】驅(qū)動和應(yīng)用層的三種通信方式作者：sislcb時間：2008-01-04,11:57鏈接：/showthread.php?t=57666驅(qū)動程序和客戶應(yīng)用程序經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但我們知道驅(qū)動程序和客戶應(yīng)用程序可能不在同一個地址空間，因此操作系統(tǒng)必須解決兩者之間的數(shù)據(jù)交換。驅(qū)動層和應(yīng)用層通信，主要是靠DeviceIoControl函數(shù)，下面是該函數(shù)的原型：BOOLDeviceIoControl(HANDLEhDevice,//設(shè)備句柄DWORDdwIoControlCode,//IOCTL請求操作代碼LPVOIDlpInBuffer,//輸入緩沖區(qū)地址DWORDnInBufferSize,//輸入緩沖區(qū)大小LPVOIDlpOutBuffer,//輸出緩沖區(qū)地址DWORDnOutBufferSize,//輸出緩沖區(qū)大小LPDWORDlpBytesReturned,//存放返回字節(jié)數(shù)的指針LPOVERLAPPEDlpOverlapped//用于同步操作的Overlapped結(jié)構(gòu)體指針);dwIoControlCode要進(jìn)行操作的控制碼。驅(qū)動程序可以通過CTL_CODE宏來組合定義一個控制碼，并在IRP_MJ_DEVICE_CONTROL的實現(xiàn)中進(jìn)行控制碼的操作。在驅(qū)動層，irpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode表示了這個控制碼。IOCTL請求有四種緩沖策略，下面一一介紹。1、輸入輸出緩沖I/O(METHOD_BUFFERED)2、直接輸入緩沖輸出I/O(METHOD_IN_DIRECT)3、緩沖輸入直接輸出I/O(METHOD_OUT_DIRECT)4、上面三種方法都不是(METHOD_NEITHER)為了對這些類型更詳細(xì)的描述，請看msdn上的解釋，我抄錄如下："緩沖”方法(METHOD_BUFFERED)備注：在下面的討論中，〃輸入〃表示數(shù)據(jù)從用戶模式的應(yīng)用程序到驅(qū)動程序，〃輸出〃表示數(shù)據(jù)從驅(qū)動程序到應(yīng)用程序。對于讀取請求，I/O管理器分配一個與用戶模式的緩沖區(qū)大小相同的系統(tǒng)緩沖區(qū)。IRP中的SystemBuffer字段包含系統(tǒng)地址。UserBuffer字段包含初始的用戶緩沖區(qū)地址。當(dāng)完成請求時，I/O管理器將驅(qū)動程序已經(jīng)提供的數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)復(fù)制到用戶緩沖區(qū)。對于寫入請求，會分配一個系統(tǒng)緩沖區(qū)并將SystemBuffer設(shè)置為地址。用戶緩沖區(qū)的內(nèi)容會被復(fù)制到系統(tǒng)緩沖區(qū)，但是不設(shè)置UserBuffer。對于IOCTL請求，會分配一個容量大小足以包含輸入緩沖區(qū)或輸出緩沖區(qū)的系統(tǒng)緩沖區(qū)，并將SystemBuffer設(shè)置為分配的緩沖區(qū)地址。輸入緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)復(fù)制到系統(tǒng)緩沖區(qū)。UserBuffer字段設(shè)置為用戶模式輸出緩沖區(qū)地址。內(nèi)核模式驅(qū)動程序應(yīng)當(dāng)只使用系統(tǒng)緩沖區(qū)，且不應(yīng)使用UserBuffer中存儲的地址。對于IOCTL，驅(qū)動程序應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)緩沖區(qū)獲取輸入并將輸出寫入到系統(tǒng)緩沖區(qū)。當(dāng)完成請求時，I/O系統(tǒng)將輸出數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)復(fù)制到用戶緩沖區(qū)。”直接"方法(METHOD_IN/OUT_DIRECT)對于讀取和寫入請求，用戶模式緩沖區(qū)會被鎖定，并且會創(chuàng)建一個內(nèi)存描述符列表(MDL)。MDL地址會存儲在IRP的MdlAddress字段中。SystemBuffer和UserBuffer均沒有任何含義。但是，驅(qū)動程序不應(yīng)當(dāng)更改這些字段的值。對于IOCTL請求，如果在METHOD_IN_DIRECT和METHOD_OUT_DIRECT中同時有一個輸出緩沖區(qū)，則分配一個系統(tǒng)緩沖區(qū)（SystemBuffer又有了地址）并將輸入數(shù)據(jù)復(fù)制到其中。如果有一個輸出緩沖區(qū)，且它被鎖定，則會創(chuàng)建MDL并設(shè)置MdlAddress。UserBuffer字段沒有任何含義?！眱烧叨疾弧狈椒ǎ∕ETHOD_NEITHER）對于讀取和寫入請求，UserBuffer字段被設(shè)置為指向初始的用戶緩沖區(qū)。不執(zhí)行任何其他操作。SystemAddress和MdlAddress沒有任何含義。對于IOCTL請求，I/O管理器將UserBuffer設(shè)置為初始的用戶輸出緩沖區(qū)，而且，它將當(dāng)前I/O棧位置的Parameters.DeviceIoControl.Type3InputBuffer設(shè)置為用戶輸入緩沖區(qū)。利用該I/O方法，由驅(qū)動程序來確定如何處理緩沖區(qū)：分配系統(tǒng)緩沖區(qū)或創(chuàng)建MDL。通常，驅(qū)動程序在訪問用戶數(shù)據(jù)時不應(yīng)當(dāng)將UserBuffer字段用作地址，即使當(dāng)用戶緩沖區(qū)被鎖定時也是如此。這是由于在調(diào)用驅(qū)動程序時，在系統(tǒng)中可能看不到調(diào)用用戶的地址空間。（對于該規(guī)則的一個例外是，在最高層驅(qū)動程序?qū)RP向下傳遞到較低層的驅(qū)動程序之前，它可能需要使用UserBuffer來復(fù)制數(shù)據(jù)。）如果使用〃直接〃或〃兩者都不〃方法，在創(chuàng)建MDL之后，驅(qū)動程序可以使用MmGetSystemAddressForMdl函數(shù)來獲取有效的系統(tǒng)地址以訪問用戶緩沖區(qū)。在驅(qū)動層，依傳輸類型的不同，輸入緩沖區(qū)的位置亦不同，見下表。傳輸類型位置

METHOD_IN_DIRECTirp->AssociatedIrp.SystemBufferMETHOD_OUT_DIRECTirp->AssociatedIrp.SystemBufferMETHOD_BUFFEREDirp->AssociatedIrp.SystemBufferMETHOD_NEITHERirpStack->Parameters.DeviceIoControl.Type3InputBuffer傳輸類型傳輸類型METHOD_IN_DIRECTMETHOD_OUT_DIRECTMETHOD_BUFFEREDystemBufferMETHOD_NEITHER位置irp->MdlAddressirp->MdlAddressirp->AssociatedIrp.Sirp->UserBuffer所以只要確定了傳輸方式后，就可以根據(jù)各自的位置來讀取和寫入數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)應(yīng)用層和驅(qū)動的通信。下面看驅(qū)動層對ioctl控制碼的處理代碼：代碼://METHOD_OUT_DIREC方式NTSTATUSCOMM_DirectOutIo(PIRPIrp,PIO_STACK_LOCATIONpIoStackIrp,UINT*sizeofWrite)NTSTATUSstatusSTATUS_UNSUCCESSFUL;PVOIDpInputBuffer,NTSTATUSstatusSTATUS_UNSUCCESSFUL;ULONGoutputLength,inputLength;DbgPrint(〃COMM_DirectOutIo\r\n〃)；ULONGoutputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength;inputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;pInputBuffer=Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;pOutputBuffer=NULL;if(Irp->MdlAddress)pOutputBuffer=MmGetSystemAddressForMdlSafe(Irp->MdlAddress,NormalPagePriority);if(pInputBuffer&&pOutputBuffer)(DbgPrint("COMM_DirectOutIoUserModeMessage='%s'",pInputBuffer);RtlCopyMemory(pOutputBuffer,pInputBuffer,outputLength);*sizeofWrite=outputLength;status=STATUS_SUCCESS;}}//METHOD_IN_DIRECTNTSTATUSCOMM_DirectInIo(PIRPIrp,PIO_STACK_LOCATIONploStackIrp,UINT*sizeofWrite)(NTSTATUSstatus=STATUS_UNSUCCESSFUL;PVOIDpInputBuffer,pOutputBuffer;ULONGoutputLength,inputLength;DbgPrint(〃COMM_DirectInIo\r\n〃)；outputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength;inputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;pInputBuffer=Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;pOutputBuffer=NULL;if(Irp->MdlAddress)pOutputBuffer=MmGetSystemAddressForMdlSafe(Irp->MdlAddress,NormalPagePriority);if(pInputBuffer&&pOutputBuffer)(DbgPrint(〃COMM_DirectInIoUserModeMessage='%s'",pInputBuffer);RtlCopyMemory(pOutputBuffer,pInputBuffer,outputLength);*sizeofWrite=outputLength;status=STATUS_SUCCESS;}returnstatus;}//METHOD_BUFFEREDNTSTATUSCOMM_BufferedIo(PIRPIrp,PIO_STACK_LOCATIONpIoStackIrp,UINT*sizeofWrite)(NTSTATUSstatus=STATUS_UNSUCCESSFUL;PVOIDpInputBuffer,pOutputBuffer;ULONGoutputLength,inputLength;DbgPrint("COMM_BufferedIo\r\n");outputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength;inputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;pInputBuffer=Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;pOutputBuffer=Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;if(pInputBuffer&&pOutputBuffer)(DbgPrint("COMM_BufferedIoUserModeMessage='%s'〃，pInputBuffer);RtlCopyMemory(pOutputBuffer,pInputBuffer,outputLength);*sizeofWrite=outputLength;status=STATUS_SUCCESS;}returnstatus;}//METHOD_NEITHERNTSTATUSCOMM_NeitherIo(PIRPIrp,PIO_STACK_LOCATIONpIoStackIrp,UINT*sizeofWrite)(NTSTATUSstatus=STATUS_UNSUCCESSFUL;PVOIDpInputBuffer,pOutputBuffer;ULONGoutputLength,inputLength;DbgPrint(〃COMM_NeitherIo\r\n〃)；outputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength;inputLength=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;pInputBuffer=pIoStackIrp->Parameters.DeviceIoControl.Type3InputBuffer;pOutputBuffer=Irp->UserBuffer;if(pInputBuffer&&pOutputBuffer)(DbgPrint("COMM_NeitherIoUserModeMessage='%s'〃，pInputBuffer);RtlCopyMemory(pOutputBuffer,pInputBuffer,outputLength);*sizeofWrite=outputLength;status=STATUS_SUCCESS;}returnstatus;}代碼比較簡單，都是取