驱动开发（7）IRP与派遣函数

一时失言乱红尘 2022-08-18 02:21 110阅读 0赞

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在上一篇博文中，介绍了NT驱动的基本结构，这几篇博文，博主来说说驱动开发的一个核心内容——如何处理I/O请求。

为何要处理I/O请求？因为通常一个驱动程序是为了控制硬件而设计的（虽然没有对应具体硬件的驱动远比有对应具体硬件的驱动要多得多），可以说，是操作系统与硬件通信的桥梁。而驱动程序就是为操作系统提供了一种抽象，驱动程序如何控制硬件，是硬件厂商和硬件开发人员的工作，而操作系统只需要将I/O请求发送到驱动程序里就行了。也就是说，驱动程序向上按照微软的相关规范和标准处理Windows NT内核中的I/O请求，向下控制不同接口，不同标准的硬件。这体现了微内核的思想。（注：Windows NT内核并不是微内核，或许叫混合内核是一个不错的选择）

一个叫做“I/O请求数据包”（IRP）的数据结构在WDK的头文件中被定义，Windows NT内核就是用IRP这个结构来组织内核I/O请求的。

我们来看看IRP这个结构是怎么定义的：

typedef struct _IRP {
      .
      .
      PMDL  MdlAddress;
      ULONG  Flags;
      union {
        struct _IRP  *MasterIrp;
        .
        .
        PVOID  SystemBuffer;
      } AssociatedIrp;
      .
      .
      IO_STATUS_BLOCK  IoStatus;
      KPROCESSOR_MODE  RequestorMode;
      BOOLEAN PendingReturned;
      .
      .
      BOOLEAN  Cancel;
      KIRQL  CancelIrql;
      .
      .
      PDRIVER_CANCEL  CancelRoutine;
      PVOID UserBuffer;
      union {
        struct {
        .
        .
        union {
          KDEVICE_QUEUE_ENTRY DeviceQueueEntry;
          struct {
            PVOID  DriverContext[4];
          };
        };
        .
        .
        PETHREAD  Thread;
        .
        .
        LIST_ENTRY  ListEntry;
        .
        .
        } Overlay;
      .
      .
      } Tail;
    } IRP, *PIRP;

暂时不解释各个成员的含义，因为现在说大家也不好理解，同时这篇博文侧重点在引人主题，是以思想为主，在接下来的几篇中，我们将围绕着处理IRP展开这些内容。

另外，**还有一种说法，认为IRP数据结构只是IRP（I/O请求数据包）的一部分，还有一个IO\_STACK\_LOCATION的东西**，这个就是I/O堆栈的当前这一层，这个可以在派遣函数中使用IoGetCurrentIrpStackLocation函数得到它的指针。关于I/O堆栈，博主不想现在详细说，只是告诉大家处理IRP时一般都要得到这一层的指针，关于I/O堆栈的细节，博主打算以后在过滤驱动的那一些博文中说。

暂时撇开如何处理IRP不谈，我们来说说派遣函数和IRP的关系。在Win32中，消息（MSG结构）有一个叫“窗口过程”（WndProc）的回调函数（CallBack Function）来处理，与之类似，在驱动开发中，IRP是在“派遣函数”或者叫“派遣例程”（DispatchRoutine）中处理的。

还记得在上一篇中，是如何注册派遣函数的吗？在DriverEntry中，用DRIVER\_OBJECT中的MajorFunction指针指向的内存设置为我们派遣函数的指针，就像这样：

extern "C" NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObject, PUNICODE_STRING pRegistryPath)  
    {  
        DbgPrint("DriverEntry\r\n");  
      
        pDriverObject->DriverUnload = DriverUnload;//驱动卸载函数  
        pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = DispatchRoutine;//注册派遣函数  
        pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = DispatchRoutine;  
        pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_WRITE] = DispatchRoutine;  
        pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_READ] = DispatchRoutine;

可以为每一种IRP设置一个派遣函数，也可以分开。

IRP有很多，比如：（这里面还有一些是给WDM驱动用于即插即和电源管理的）

IRP_MJ_CLEANUP
    IRP_MJ_CLOSE
    IRP_MJ_CREATE
    IRP_MJ_DEVICE_CONTROL
    IRP_MJ_FILE_SYSTEM_CONTROL
    IRP_MJ_FLUSH_BUFFERS
    IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL
    IRP_MJ_PNP
    IRP_MJ_POWER
    IRP_MJ_QUERY_INFORMATION
    IRP_MJ_READ
    IRP_MJ_SET_INFORMATION
    IRP_MJ_SHUTDOWN
    IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL
    IRP_MJ_WRITE

来看看派遣函数的原型：

extern "C" NTSTATUS DispatchRoutine(PDEVICE_OBJECT pDevObj, PIRP pIrp)

pDevObj：设备对象的指针。也就是接受I/O请求的设备对象的指针。说白了就是我往哪个设备发出I/O请求，那么这个参数就是那个设备。

pIrp：要处理IRP的指针。

返回值：参见之前的一篇博文“内核中的内存分配和错误码”。

派遣函数类似于win32应用程序的回调函数，只不过派遣函数的调用是并发的。

在结束之前，我大致说一下下几篇博文的打算，下一篇讲一个Win32应用程序，这个应用程序呢，他将直接向磁盘这一个设备发出I/O请求，也就是绕过FileSystem直接读写磁盘上的扇区，这依旧是一个引子，让我们看看在R3下是如何向一个设备发出I/O请求的，之后就讲在驱动中如何处理这些I/O请求。

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