Диспетчерские точки входа драйвера

Информация, требуемая для выполнения запроса ввода/вывода, содержится в различных элементах как фиксированной части IRP, так и стека размещения ввода/вывода. Рассмотрим эти элементы. Структура поля Parameters в стеке размещения ввода/ вывода зависит от кода главной и второстепенной функции ввода/вывода. Нас в основном будет интересовать структура поля Parameters для запросов чтения, записи и пользовательских запросов ввода/вывода:

1. 1. IRPJVIJ_READ. Параметры для этого функционального кода содержат следующее:
   1. Parameters.Read.Length (ULONG) содержит размер в байтах буфера инициатора запроса.
   2. Parameters. Read.Key (ULONG) содержит ключевое значение, которое нужно использовать при чтении. Обычно представляет интерес только для драйверов файловой системы.
   3. Parameters .Read.ByteOfFset (LARGE_INTEGER) содержит смещение (обычно в файле), с которого должна начаться операция чтения.
2. 2. IRP_MJ_WRITE. Параметры для этого функционального кода следующие:
   • Parameters. Write.Length (ULONG) содержит размер в байтах буфера инициатора запроса.
   • Parameters.Write.Key (ULONG) содержит ключевое значение, которое нужно использовать при записи. Обычно представляет интерес только для драйверов файловой системы.
   • Parameters.Write.ByteOffset (LARGE_INTEGER) содержит смещение (обычно в файле) с которого должна начаться операция записи.
3. 3. IRPJMJ_DEVICE_CONTROL. Параметры для этого функционального кода следующие:
   • Parameters.DeviceloControl.OutputBufferLength (ULONG) содержит длину в байтах буфера OutBuffer.
   • Parameters.DeviceloControl.InputBufferLength (ULONG) содержит длину в байтах буфера InBuffer.
   • Parameters. DeviceloControl.ControlCode (ULONG) содержит код управления вводом/выводом, идентифицирующий запрашиваемую функцию управления устройством. Этот управляющий код обычно предварительно определен драйвером с использованием макрокоманды CTL_CODE.
   • Parameters.DeviceloControl.TypeSInputBuffer (PVOID) содержит виртуальный адрес буфера инициатора запроса InBuffer (см. функцию Win32 API DeviceloControl()). Адрес обычно используется только тогда, когда IOCTL использует METHOD_NEITHER.

Запросы чтения и записи IRP_MJ_READ и IRPJVLMVRITE

Метод передачи буфера, используемый в запросах чтения и записи, контролируется полем Flags объекта-устройства. После создания объекта-устройства с помощью функции loCreateDevice() необходимо инициализировать это поле. Поле может иметь установленными несколько флагов, при этом применяются следующие правила:

1. 1. Если установлены флаги DO_BUFFERED_IO или DO_DIRECT_IO, метод передачи буфера будет соответственно буферизованным или прямым.
2. 2. Если поле флагов не инициализировано (никакие флаги не установлены), используется метод передачи буфера Neither («никакой» ввода/вывода).
3. 3. Одновременная установка флагов DO_BUFFERED_IO и DO_DIRECT_IO запрещена и будет являться ошибкой.
4. 4. Установленный полем Flags метод передачи будет использован и запросом чтения, и запросом записи.

Расположение буфера в зависимости от метода его передачи для запросов чтения и записи полностью определяется таблицей 6.
Для завершения запроса IRP на чтение/запись, необходимо установить поле Irp>IoStatus.Information равным числу прочитанных/записанных в буфер байт. В случае буферизованного ввода/вывода это поле укажет Диспетчеру ввода/вывода, сколько байт нужно скопировать из промежуточного буфера в невыгружаемой области системного адресного пространства в пользовательский буфер.

Пример обработки запросов чтения/записи

Данный пример обработки запросов чтения/записи демонстрирует получение адреса буфера для чтения/записи и его длины. Такой код вставляется в обработчик диспетчерских функций MajorFunction[IRP__MJ_READ], MajorFuriction[IRP_MJ_WRITE].

//получение адреса буфера для чтения/записи
//в случае буферизованного ввода/вывода
BufferAddress = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer/
//в случае прямого ввода/вывода
BufferAddress = MmGetSystemAddressForMdl(Irp->MdlAddress)/ //в случае Neither i/o
BufferAddress = Irp->AssociatedIrp.UserBuffer; //получение длины буфера для чтения/записи stack = = loGetCurrentlrpStackLocation ( Irp );
BufferLength = stack->Parameters.Read.Length;

Запросы IRP_MJ_DEVICE_CONTROL и IRP^MJJNTERNA^DEVICE^CONTROL

Как говорилось выше, точка входа драйвера IRP_MJ_DEVICE_CONTROL вызывается при вызове пользовательской программой функции DeviceloControl(). Прототип этой функции:

BOOL DeviceloControl ( HANDLE hDevice,// описатель открытого устройства
DWORD dwIoControlCode,// контрольный код запрашиваемой операции
DWORD nlnBufferSize, LPVOID IpOutBuffer,// адрес буфера со входными данными
DWORD nOutBufferSize, LPDWORD IpBytesReturnedy// размер входного буфера
// адрес буфера для приема
// выходных данных
// размер выходного буфера
// адрес переменной
// для получения
// числа реально
// переданных байтов данных
LPOVERLAPPED IpOverlapped
// адрес структуры
// для обеспечения
// асишсронности
// ввода/вывода

Зачем нужен IRP_MJ_DEVICE_CONTROL? Когда драйвер поддерживает определенный тип устройства, такое устройство обычно имеет набор специализированных возможностей, которые могут управляться через драйвер. Эти возможности не могут быть задействованы использованием стандартных кодов функций IRP_MJ_CREATE, IRP_MJ_CLOSE, IRP_MJ_READ и IRP_MJ_WRITE. Например, драйвер устройства для лентопротяжного устройства SCSI должен обеспечить механизм, который дает возможность пользователям послать запрос на стирание ленты. Такие зависящие от устройства запросы описываются, используя главный функциональный код IRP_MJ_DEVICE_CONTROL. Устройство обычно может принимать несколько разнотипных команд. Для драйвера тип такой команды указывается Кодом Управления ввода/вывода (IOCTL), который передается как часть запроса ввода/вывода.
Возвращаясь к функции DeviceloControl(), код управления ввода/вывода (IOCTL) указывается во втором параметре этой функции. Код управления ввода/вывода имеет специальный формат, указывающий метод передачи буфера и другую информацию. Этот формат будет рассмотрен в следующем разделе. Путаница может возникнуть при задании буфера для ввода/вывода.
Как видно из прототипа функции DeviceloControl(), она может передавать два буфера (третий и пятый параметры). Несмотря на названия буферов - входной и выходной буфер - выходной буфер может быть использован как для передачи данных в драйвер, так и для приема данных из драйвера. Разница будет в используемом методе передачи буфера. Использование буферов будет подробно рассмотрено в разделе «Получение буфера».

Задание кода управления вводом/выводом (IOCTL)

Формат кода управления ввода/вывода показан на рис. 11.

Рис11. Формат кода управления вводом/выводом

CTL_CODE( DeviceType, Function, Method, Access ) - специальный макрос, определенный в заголовочных файлах ntddk.h и windows.h, для задания кода в формате, представленном на рис. 11.
Рассмотрим составляющие кода управления вйода/вывода:

1. 1. Поле DeviceType определяет тип объекта-устройства, которому предназначен запрос. Это тот самый тип устройства, который передается функции IoCreateDevice()
   при создании устройства. Как уже говорилось, существует два диапазона значений типов устройств: 0-32767 - зарезервированные значения для стандартных типов устройств, 32768-65535 — диапазон значений типов устройств для выбора разработчиком. Следует отметить, что несколько разных устройств могут иметь одинаковое значение типа устройства. Поскольку каждый запрос ввода/вывода предназначен конкретному устройству, совпадение типов устройств не приводит к неприятностям. Также необходимо отметить, что тип устройства в коде управления ввода/вывода может не совпадать с типом устройства объекта-устройства, и это не будет являться ошибкой.
   2. Поле Function идентифицирует конкретные действия, которые должно предпринять устройство при получении запроса/Значения поля Function должны быть уникальны внутри устройства. Как и для типов устройств, существует два диапазона значений поля Function: 0-2047 — зарезервированный диапазон значений, и 2048-4095 — диапазон значений, доступный разработчикам устройств.
   3. Поле Method указывает метод передачи буферов данных. Для понимания этого поля вернемся к функции DeviceloControl(). Функция передает два буфера - InBuffer и OutBuffer. Буфер InBuffer передает данные драйверу, буфер OutBuffer может передавать данные в обоих направлениях (к драйверу и от драйвера).

В следующей таблице приведены возможные значения поля Method и методы пе-J редачи буферов InBuffer и OutBuffer:

Местоположение буферов данных в пакете IRP будет рассмотрено в следующем разделе («Получение буфера»).

1. 4. Поле Access указывает тип доступа, который должен был быть запрошен (и предоставлен) при открытии объекта-файла, для которого передается данный код Управления вводом/выводом. Возможные значения для этого параметра следующие:
   • FILE_ANY_ACCESS. Это значение указывает, что при вызове CreateFile() мог быть запрошен любой доступ.
   • FILE_READ_ACCESS. Это значение указывает, что должен был быть запрошен доступ для чтения.
   • FILE_WRITE_ACCESS. Это значение указывает, что должен был быть запрошен доступ для записи.

Заметим, что file_read_access и file_write_access могут быть указаны одновременно, чтобы указать, что при открытии устройства должен быть предоставлен и доступ на чтение, и доступ на запись.
Параметр Access требуется потому, что операции управления ввода/вывода, по своей сути не есть операция чтения или записи. Прежде, чем будет разрешена запрашиваемая операция ввода/вывода, Диспетчер Ввода/вывода должен знать, какой режим доступа нужно проверить в таблице описателей.

Получение буфера

При использовании буферизованного метода, Диспетчер ввода/вывода выделяет в системной невыгружаемой памяти промежуточный буфер, размер которого равен максимальному из размеров буферов InBuffer и OutBuffer. Если при запросе был определен InBuffer и его длина не нулевая, содержание InBuffer копируется в промежуточный буфер. В любом случае, адрес промежуточного буфера помещается в IRP в поле Associatedlrp.SystemBuffer. Затем IRP, содержащий запрос, передается драйверу.
Данные, находящиеся в промежуточном буфере, могут читаться и перезаписываться драйвером. Затем драйвер размещает в промежуточном буфере данные, которые нужно вернуть в OutBuffer.
При завершении запроса ввода/вывода, если OutBuffer был определен при запросе ввода/вывода и его длина не нулевая, Диспетчер ввода/вывода копирует из промежуточного буфера в OutBuffer столько байтов, сколько было указано в поле 1гр->IoStatus.Information. После этого, как и при любом буферизированном запросе Ввода/вывода, Диспетчер ввода/вывода освобождает промежуточный буфер.
При использовании методов METHOD_IN_DIRECT и METHOD_OUT_ DIRECT, буфер InBuffer, если он определен в запросе ввода/вывода и его длина не нулевая, обрабатывается в точности так же, как и при буферизованном вводе/выводе. В этом случае выделяется промежуточный буфер, в него копируется InBuffer, указатель на промежуточный буфер помещается в IRP в поле Associatedlrp.SystemBuffer.
Буфер OutBuffer, если он определен в запросе ввода/вывода и его длина не нулевая, обрабатывается в соответствии с прямым вводом/выводом. В этом случае адрес проверяется на возможность доступа (запись или чтение), производится закрепление физических страниц в памяти, и создается таблица описания памяти MDL, описывающая OutBuffer. Указатель на MDL передается в поле Irp->MdlAddress.
При использовании метода METHOD_NEITHER, оба буфера передаются в соответствии с методом Neither. To есть, не производится проверка доступности памяти, не выделяются промежуточные буфера и не создаются MDL. В пакете IRP передаются виртуальные адреса буферов в пространстве памяти инициатора запроса ввода/вывода. Адрес буфера OutBuffer передается в фиксированной части IRP в поле Irp-
>UserBuffer, адрес буфера InBuffer передается в стеке размещения ввода/вывода в поле stack->Parameters.DeviceControl.Type3InputBuffer. Положение буферов показано в таблице 7.

Таблица 7

Для завершения запроса IRP необходимо установить поле Irp->IoStatus.Information равным числу прочитанных/записанных в буфер байт. В случае буферизованного ввода/вывода это поле укажет Диспетчеру ввода/вывода, сколько
байт нужно скопировать из промежуточного буфера в невыгружаемой области системного адресного пространства в пользовательский буфер.

Пример обработки

Пример получения адресов и длин буферов в диспетчерской функции драйвера, обрабатывающей функциональные коды IRP_MJ_CREATE, IRP_MJ_CLOSE и IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:

stack = loGetCurrentlrpStackLocation (Irp); switch (pIrpStack->MajorFunction) {
case IRP_MJ_CREATE: case IRP_MJ_CLOSE: break;
case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:
switch (stack->Parameters.DeviceloControl.loControlCode) { case IOCTL_MY_BUFFERED:
InBuffer = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer; InLength = stack->Parameters.DeviceloControl.InputBuffer.Length; OutBuffer = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer; OutLength = stack->Parameters.DeviceloControl.OutputBufferLength; case IOCTL_MY_IN_DIRECT:
//OutBuffer доступен только для чтения InBuffer = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer; InLength = stack->Parameters.DeviceloControl.InputBufferLength; OutBuffer = MmGetSystemAddressForMdl( Irp->MdlAddress );
OutLength = stack->Parameters.DeviceloControl.OutputBufferLength; break; case IOCTL_MY_OUT_DIRECT:
//OutBuffer доступен для чтения/записи InBuffer = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer; InLength = stack->Parameters.DeviceloControl.InputBufferLength; OutBuffer = MmGetSystemAddressForMdl( Irp->MdlAddress
);
OutLength = stack->Parameters.DeviceloControl.OutputBufferLength; break;
case IOCTL_MY_NEITHER:
InBuffer = irpStack->Parameters.DeviceloControl.Type3InputBuffer;
InLength = irpStack->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength; OutBuffer = Irp->UserBuffer;
OutLength = irpStack->Parameters.Device!oControl.OutputBufferLength; break;