Sterowniki

– pierwsze podejście

Sterownik urządzenia jest plikiem
wykonawczym systemu operacyjnego,
który zarządza komunikacją pomiędzy
fizycznym urządzeniem i programem
użytkownika

Pierścieniowy model systemu
operacyjnego

Podstawowa klasyfikacja ze
względu na funkcjonalność

Sterownik monolityczny

Sterownik filtrujący (filter driver)

Sterownik miniport

Sterownik monolityczny

zawierają w sobie wszystkie
funkcje potrzebne do
prawidłowego działania
urządzenia.

Dostęp do sterownika

monolitycznego ma jedna lub
kilka aplikacji.

bezpośrednio steruje

urządzeniem odwołując się do
niego poprzez funkcje IOCTL.

Filter drivers

są częścią stosu pomiędzy
urządzeniem a aplikacją

przejmuje wszystkie dane
transferowane do/z dysku.

znajduje się ponad
sterownikiem urządzenia i
zajmuje się tylko szyfrowaniem/
deszyfrowaniem danych

Miniport

Rozszerzenia do
sterowników
podstawowych

sterowniki do urządzeń HID

Sterownik NDIS jest
odpowiedzialny za wszystkie
protokoły transmisji a
sterownik Miniport jest tylko
dodatkiem dodającym nowe
funkcje.

Krótkie przypomnienie

Krótkie przypomnienie

Co to jest ten driver ?

Główny punkt wejściowy DriverEntry –
wywoływany tylko raz w trakcie
ładowania drivera do systemu

DRIVER_OBJECT (struktura inicjowana
przez DriverEntry)

Z punktu widzenia systemu operacyjnego
DRIVER_OBJECT jest widziany jako wskaźnik
do

wywoływania

dodatkowych

funkcji

odwołujących

się

do

urządzenia.

DRIVER_OBJECT

jest

tworzony

przez

sterownik i reprezentuje fizyczne lub wirtualne
urządzenie, które sterownik obsługuje.

Co to jest ten driver cz.2

DRIVER_OBJECT

jest

blokiem

pamięci

umieszczanym i częściowo inicjalizowanym przez
system operacyjny. Ten obiekt opisuje gdzie kod
sterownika jest ładowany do pamięci, nazwę
sterownika, oraz zawiera wskaźniki do adresów
funkcji, które sterownik oferuje. Jeden ze
wskaźników do adresów funkcji musi być
umieszczony w tablicy wskaźników nazwanej
„Function Dispatch Table”.

Function Dispatch Table

zawiera wejścia do każdej Major Function
Code oferowanej przez system operacyjny.
Obecnie istnieje 28 funkcji, które sterownik
może

zawierać,

jednak

w

większości

przypadków wystarcza obsługa 8 funkcji:

Major fuction Code

IRP_MJ_CREATE,

IRP_MJ_CLOSE,

IRP_MJ_READ,

IRP_MJ_WRITE,

IRP_MJ_PNP,

IRP_MJ_POWER,

IRP_MJ_DEVICE_CONTROL,

IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL.

Windows Driver Model

Ściśle powiązane z NT (te same IRP
– I/O Request Packet)

W przeciwieństwie do NT obsługuje
PnP IRP oraz Power IRP

odpowiedzialność za sprzęt jest zrzucana
na sterownik szyny systemowej WDM

Tryb Kernel Mode

Nowy rodzaj sterownika typu class

Class Driver

Odpowiedzialne za podstawoe
funkcjie wspólne dla danej klasy
urządzeń (usb, firewire,HID) –
transmisja danych , odpowiednie
protokoły

Np. dla usb do komunikacji możemy
używać gotowych struktur danych
dostarczanych przez Classdriver -
URBs

DriverEntry

extern "C"
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Dri
verObject, IN PUNICODE_STRING RegistryPath
) { }

Tworzy jeden DeviceObject dla
każdego urządzenia
(IoCreateDevice)

Inicjalizacja drivera WDM, podczas
pierwszego ładowania

Prosty przykład

DriverEntry

extern "C"
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver
Object, IN PUNICODE_STRING RegistryPath)

{

DriverObject->DriverUnload = DriverUnload;

DriverObject->DriverExtension->
AddDevice = AddDevice;

DriverObject->
MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = DispatchPnp;

DriverObject->
MajorFunction[IRP_MJ_POWER] = DispatchPower;

DriverObject->

MajorFunction[IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL]=Dispat
chWmi;

servkey.Buffer =

(PWSTR) ExAllocatePool(PagedPool,

RegistryPath->Length + sizeof(WCHAR) );

if (!servkey.Buffer)

return STATUS_INSUFFICIE

NT_RESOURCES;

servkey.MaximumLength = RegistryPath
->Length + sizeof(WCHAR);
RtlCopyUnicodeString(&servkey, RegistryPath);
servkey.Buffer[RegistryPath
->Length/sizeof(WCHAR)] = 0;

return STATUS_SUCCESS; }

DriverObject

DriverObject - 1

HardwareDatabase
(PUNICODE_STRING)

to nazwa jak

\Registry\Machine\Hardware\Description\System
;w WDM nie istotna na programisty

FastIoDispatch

(PFAST_IO_DISPATCH)

wskazuje na

tablice wskaźników funkcji które eksportują
systemy plików i sterowniki sieciowe

DriverObject - 2

DriverStartIo (PDRIVER_STARTIO)

wskaźnik na

funkcje zajmujace się przetwarzanie żądań I/O uszeregowanych
przez I/O Manager

DriverUnload (PDRIVER_UNLOAD)

wskaźnik do

funkcji czyszczącej (WDM w zasadzie nie potrzebuje)

VOID DriverUnload(PDRIVER_OBJECT DriverObject)
{ RtlFreeUnicodeString(&servkey); }

MajorFunction (array of PDRIVER_DISPATCH)

tablica wskaźników do funkcji obsługujących I/O Requests

DEVICE OBJECT

DeviceObject - 1

NextDevice (PDEVICE_OBJECT)

Wskazuje na kolejne DeviceObject nalezące do
tego samego drivera

CurrentIrp (PIRP)

wskaznik na ostatni IRP

ze StartIo

Flags (ULONG)

DO_BUFFERED_IO ;

DO_EXCLUSIVE ; DO_DIRECT_IO ;
DO_DEVICE_INITIALIZING;
DO_POWER_PAGABLE ; DO_POWER_INRUSH

DeviceObject - 2

Characteristics (ULONG)

FILE_REMOVABLE_MEDIA;
FILE_READ_ONLY_DEVICE;
FILE_FLOPPY_DISKETTE;
FILE_WRITE_ONCE_MEDIA;
FILE_REMOTE_DEVICE;
FILE_DEVICE_IS_MOUNTED;
FILE_VIRTUAL_VOLUME;
FILE_AUTOGENERATED_DEVICE_NAME; I/O
FILE_DEVICE_SECURE_OPENA;

DeviceObject - 3

DeviceExtension (PVOID)

wskaźnik na

strukturę danych; zawiera informacje dotyczące każdego
wątku (urządzenia) obsługiwanego przez nasz driver; I/O
Manager alokuje dla tej struktury miejsce w pamięci, ale
definiowana jest całkowicie przez programistę

PDEVICE_EXTENSION pdx =

(PDEVICE_EXTENSION) fdo-> DeviceExtension;

DeviceType (DEVICE_TYPE) okresla jeden
z predefiniowany w wdm.h typów
urządzeń

AddDevice

NTSTATUS AddDevice
(PDRIVER_OBJECT DriverObject,

PDEVICE_OBJECT pdo)

{

return STATUS_SOMETHING;

// e.g., STATUS_SUCCESS

}

Co robi AddDevice?

Podstawowym zadaniem stworzenie

DriverObject i dowiązać go do stosu
zakorzenionego w PDO (Physical
Device Object)

Podstawowe kroki:

Wywołanie IoCreateDevice (device object
+ device extensions)

Rejestrowanie jednego lub więcej
interfejsów urządzenia bądź alternatywnie
nadanie nazwy temu urządzeniu

Inicjalizacja DeviceExtensions oraz Flags

Wywoładnie IoAttachDeviceToDeviceStack

Najprostszy

przykład

AddDevice

NTSTATUS AddDevice(PDRIVER_OBJECT Drive
rObject, PDEVICE_OBJECT pdo)
{
PDEVICE_OBJECT fdo;
NTSTATUS status = IoCreateDevice(
DriverObject,

sizeof(DEVICE_EXTENSION), NULL,
FILE_DEVICE_UNKNOWN,

FILE_DEVICE_SECURE_OPEN, FALSE, &fdo);

PDEVICE_EXTENSION pdx =
(PDEVICE_EXTENSION) fdo-

>DeviceExtension;

IoRegisterDeviceInterface (

pdo, &GUID_DEVINTERFACE_SIMPLE,
NULL, &pdx->ifname);

pdx->DeviceObject = fdo;

pdx->Pdo = pdo;

IoInitializeRemoveLock(&pdx->

RemoveLock, 0, 0, 0);

pdx->devstate = STOPPED;

pdx->devpower = PowerDeviceD0;

pdx->syspower = PowerSystemWorking;

IoInitializeDpcRequest(fdo, DpcForIsr);

if (MYDEVICE_ALIGNMENT - 1 > fdo->

AlignmentRequirement)

fdo->AlignmentRequirement=

MYDEVICE_ALIGNMENT- 1;

KeInitializeSpinLock(&pdx->SomeSpinLock);

KeInitializeEvent (&pdx->SomeEvent,

NotificationEvent, FALSE);

InitializeListHead(&pdx->SomeListAnchor);

fdo->

Flags

│= DO_BUFFERED_IO │ DO_POWER_PAGA

BLE;

fdo-> Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING;

return STATUS_SUCCESS; }

Dziękuje za uwagę

Dziękuje za uwagę

Dziękuje za uwagę

Dziękuje za uwagę