第一章 初识驱动

(1) 基本概念

  驱动程序是一个软件组件,可让操作系统和设备彼此通信。例如,假设应用程序需要从设备中读取某些数据。应用程序会调用由操作系统实现的函数,操作系统会调用由驱动程序实现的函数。驱动程序(由设计和制造该设备的同一公司编写)了解如何与设备硬件通信以获取数据。当驱动程序从设备获取数据后,它会将数据返回到操作系统,操作系统将数据返回至应用程序。

          本图来自msdn

(2)驱动程序扩展

  1> 并非所有驱动程序都必须由设计该设备的公司编写。在多种情形下,设备根据已发布的硬件标准来设计。这表示驱动程序可以由 Microsoft 编写,设备设计者无须提供驱动程序。

  2> 并非所有驱动程序都直接与设备通信。对于给定的 I/O 请求(如从设备读取数据),通常有一些驱动程序(在堆栈中进行分层)参与该请求。可视化堆栈的传统方式是将第一个参与对象放在顶部,将最后一个参与对象放在底部,如此图所示。堆栈中的某些驱动程序可能通过将请求从一种格式转换至另一种格式来参与。这些驱动程序不会与设备直接通信;它们只操纵请求并将请求传递至堆栈下方的驱动程序。堆栈中直接与设备通信的一个驱动程序称为“函数驱动程序”;执行辅助处理的驱动程序称为“筛选器驱动程序”。

          图:显示应用程序、操作系统、3 个驱动程序以及设备

扩大“驱动程序”的定义,方法是表示驱动程序为遵守或参与操作系统与设备之间通信的任一软件组件。

(3)软件驱动

软件驱动程序始终在内核模式下运行。编写软件驱动程序的主要原因是获取对仅在内核模式下可用的受保护数据的访问权限。

            图:显示应用程序和软件驱动程序  

(4)驱动模型

  • 设备函数驱动程序
  • 设备筛选器驱动程序
  • 软件驱动程序
  • 文件系统筛选器驱动程序
  • 文件系统驱动程序

注意:我们一般所讲的windows 驱动开发是针对软件驱动程序,因为其它驱动程序都由windows 或者硬件开发商开发了。

(5)用户模式驱动和内核模式驱动

  有些驱动不需要访问内核资源,称之为用户模式驱动。windows 为这两种驱动开发有分别有各自的框架。

  以后驱动开发的方向也是基于框架的驱动开发。

  基于用户模式驱动程序框架 (UMDF),

  基于内核模式驱动程序框架 (KMDF)。

(6)驱动的分类

  第一类:传统型驱动

      传统型驱动的特点就是所有的IRP都需要自己去处理,自己实现针对不同IRP的派发函数。其可以分为以下两种:

        1. Nt式驱动:此驱动通过注册系统服务来加载,并且不支持即插即用功能(即没有处理IRP_MJ_PNP这个IRP)。

        2. WDM驱动:此驱动不通过注册系统服务来加载,需啊哟自己编写inf文件。同时,它与NT式驱动相比最大的特点就是支持即插即用功能。

    第二类:微过滤驱动 (WDF)  

        微过滤驱动是微软推出的一个驱动框架。它将驱动程序内创建设备对象之类的操作全部封装了,让用户无需理会此部分繁杂的工作。用户只需要针对不同的IRP处理好他们响应的前-后操作还有用户态与内核态的通信即可,即可以理解为微过滤驱动对IRP的处理类似于用户态的API HOOK。 (5) 上述的驱动框架就属于这种类型。

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