Kernel Mode Driver Framework >> C/C++ (PNP) >> File

IRP


參考資訊:
1. Source Code

基本上,驅動程式(韌體)的基本功能就是當作User Application(軟體)和硬體的溝通橋樑,軟體可以透過很多種方式和驅動程式溝通,而最常用的溝通方式就是把驅動程式當做是一個檔案在操作,軟體可以透過檔案讀寫的方式和驅動程式做資料傳遞的動作,驅動程式最後再把資料輸出到硬體裝置上,而在Windows系統上,可以使用CreateFile(檔案開啟)、ReadFile(讀取檔案)、WriteFile(寫入檔案)、CloseHandle(關閉檔案)等檔案操作的Win32 API,而驅動程式如何跟軟體串接起來呢?驅動程式必須設定這些對應的Event Callback,這樣I/O Manager才會知道如何串起這條溝通管道。

當然,使用者可能也很好奇,為何軟體不直接跟硬體溝通就好,還要透過一個這麼複雜的驅動程式當作溝通橋樑?當軟體可以直接溝通硬體時,會造成太多衝突,以及優先順序問題,而因為可以直接控制硬體,因此,寫出一個非惡意但具有破壞性的軟體時,是間接可以把一個系統搞壞掉,這也是為何要在Win98之後,架構出一個驅動程式的原因,至少有一個溝通和協調的機制,當然隨著系統的發展,規定就會變成越來嚴格,這也是Microsoft致力於保護系統的最好方式!

對應的溝通管道

Win32 API Kernel Event
CreateFile() EvtDeviceFileCreate
ReadFile() EvtIoRead
WriteFile() EvtIoWrite
CloseHandle() EvtFileClose

驅動程式對應的CreateFile()和CloseHandle() Callback必須使用WDF_FILEOBJECT_CONFIG_INIT()設定,宣告如下:

void WDF_FILEOBJECT_CONFIG_INIT(
  PWDF_FILEOBJECT_CONFIG     FileEventCallbacks,
  PFN_WDF_DEVICE_FILE_CREATE EvtDeviceFileCreate,
  PFN_WDF_FILE_CLOSE         EvtFileClose,
  PFN_WDF_FILE_CLEANUP       EvtFileCleanup
);

至於ReadFile()和WriteFile() Callback則位於WDF_IO_QUEUE_CONFIG(EvtIoRead和EvtIoWrite)

基本的步驟如下:
1. 安裝驅動程式時,驅動程式註冊自己的名字、註冊檔案的Event Callback副程式
2. 軟體開啟檔案(使用驅動程式的名字(GUID或者Symbolic)),I/O Manager呼叫驅動程式的EvtDeviceFileCreate
3. 軟體讀寫檔案,I/O Manager呼叫驅動程式的EvtIoRead、EvtIoWrite
4. 軟體關閉檔案,I/O Manager呼叫驅動程式的EvtFileClose

main.c

#include <ntddk.h>
#include <wdf.h>

#define DEV_NAME L"\\Device\\MyDriver"
#define SYM_NAME L"\\DosDevices\\MyDriver"

void IrpFileCreate(WDFDEVICE Device, WDFREQUEST Request, WDFFILEOBJECT FileObject)
{  
  DbgPrint("IrpFieCreate");
  WdfRequestComplete(Request, STATUS_SUCCESS);
}

void IrpFileClose(WDFFILEOBJECT FileObject)
{
  DbgPrint("IrpFieClose");
}

void IrpRead(WDFQUEUE Queue, WDFREQUEST Request, size_t Length)
{
  DbgPrint("IrpRead");
  WdfRequestCompleteWithInformation(Request, STATUS_SUCCESS, Length);
}

void IrpWrite(WDFQUEUE Queue, WDFREQUEST Request, size_t Length)
{
  DbgPrint("IrpWrite");
  WdfRequestCompleteWithInformation(Request, STATUS_SUCCESS, Length);
}

NTSTATUS AddDevice(WDFDRIVER Driver, PWDFDEVICE_INIT pDeviceInit)
{
  WDFDEVICE device;
  UNICODE_STRING suDevName;
  UNICODE_STRING szSymName;
  WDF_FILEOBJECT_CONFIG file_cfg;
  WDF_IO_QUEUE_CONFIG ioqueue_cfg;
  
  RtlInitUnicodeString(&suDevName, DEV_NAME);
  RtlInitUnicodeString(&szSymName, SYM_NAME);
  WdfDeviceInitAssignName(pDeviceInit, &suDevName);
  
  WdfDeviceInitSetIoType(pDeviceInit, WdfDeviceIoBuffered);
  WDF_FILEOBJECT_CONFIG_INIT(&file_cfg, IrpFileCreate, IrpFileClose, NULL);
  WdfDeviceInitSetFileObjectConfig(pDeviceInit, &file_cfg, WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES);
  WdfDeviceCreate(&pDeviceInit, WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES, &device);
  WdfDeviceCreateSymbolicLink(device, &szSymName);
  
  WDF_IO_QUEUE_CONFIG_INIT_DEFAULT_QUEUE(&ioqueue_cfg, WdfIoQueueDispatchSequential);
  ioqueue_cfg.EvtIoRead = IrpRead;
  ioqueue_cfg.EvtIoWrite = IrpWrite;
  return WdfIoQueueCreate(device, &ioqueue_cfg, WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES, WDF_NO_HANDLE);
}

NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pOurDriver, PUNICODE_STRING pRegistry)
{
  WDF_DRIVER_CONFIG config;

  WDF_DRIVER_CONFIG_INIT(&config, AddDevice);
  return WdfDriverCreate(pOurDriver, pRegistry, WDF_NO_OBJECT_ATTRIBUTES, &config, WDF_NO_HANDLE);
}

AddDevice()設定檔案的Event Callback以及建立Symbolic Link
IrpFileCreate()僅列印資訊,其餘不處理,值得注意的是Complete Irp呼叫的是WdfRequestComplete()
IrpFileClose()僅列印資訊,其餘不處理,WDF簡化了FileClose的處理步驟
IrpRead()僅列印資訊,其餘不處理,透過呼叫WdfRequestCompleteWithInformation()完成Irp操作並且回傳Information
IrpWrite()僅列印資訊,其餘不處理,透過呼叫WdfRequestCompleteWithInformation()完成Irp操作並且回傳Information

為了測試驅動程式的檔案讀寫IRP,我們需要一個User Application做測試(app.c)

#define INITGUID
#include <windows.h>
#include <strsafe.h>
#include <setupapi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int __cdecl main(int argc, char* argv[])
{
  DWORD dwRet=0;
  char szBuffer[32]={0};
  HANDLE hFile=INVALID_HANDLE_VALUE;

  hFile = CreateFile("\\\\.\\MyDriver", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
  if(hFile == INVALID_HANDLE_VALUE){
    printf("failed to open mydriver");
    return -1;
  }
  WriteFile(hFile, szBuffer, sizeof(szBuffer), &dwRet, NULL);
  ReadFile(hFile, szBuffer, sizeof(szBuffer), &dwRet, NULL);
  CloseHandle(hFile);
  return 0;
}

sources

TARGETNAME=app
TARGETTYPE=PROGRAM
TARGETPATH=obj
UMTYPE=console
UMBASE=0x0400000
SOURCES=app.c
USE_MSVCRT=1

一樣使用WDK編譯,接著執行該User Application就可以看到結果

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