驱动开发(WDM)

windows

设备对象名称（内核对象必须命名才能被用户层访问产生句柄）

• \Driver\ 内核模式下访问
• \.\ 用户模式下访问

winObj(symbollink设备名称的别名,各个节点查看)和devicetree等工具可查看，下载地址：http://www.osronline.com/

• 设备节点driverNode，对应不同的设备资源PCI、USB等
• 设备树，pnp管理的设备内部维护一个动态树

• 设备堆栈driverStack，fdo、pdo、do组成设备栈（devtree的单个分支），irp从设备栈的顶层向底层传递，iocompelete从底层向顶层返回状态
• 设备对象driverdeObject，一个设备至少一个设备对象，设备对象用户io请求响应,IoCreateDevice创建（需要指定devicetype，例如 FILE_DEVICE_UNKNOWN ），IoAttachDeviceToDeviceStack加入堆栈，DEVICE_EXTENSION用户自定义

分层模型

• driver_object(结构未开放)和device_object，driver包含多个device对象的链表
• device包含多个文件对象file_object
• file_object接收多个irp数据包(内核和应用层隔离通过磁盘交互，需要文件对象)

不同设备的驱动使用不同结构，显卡设备函数地址存储在VIDEO_HW_INITIALIZATION_DATA中，修改函数地址即可自定义设备驱动

三种驱动程序

• 总线驱动程序（负责和具体的硬件设备交互），单个 I/O 总线设备，并提供与设备无关的单槽功能，创建设备对象=>PDO
• 功能驱动程序（设备功能的具体实现），驱动单个设备，创建设备对象=>FDO
• 筛选器驱动，筛选设备的 I/O 请求、设备类或总线（使用ObReferenceObjectByHandle打开设备修改驱动关联的函数），创建设备对象=>DO

API

• Io，IO管理
• Ex，内存分配
• Ke，内核对象调用函数，不能分页
• Rtl，字符串内存操作
• Zw、NT，文件和注册表操作
• Ps，进程、线程

内核用户层数据交换

• DO_BUFFERED_IO，内存小，效率低
• DO_DIRECT_IO，内存大（浪费多），效率高

内核执行级别

• CPU有0~3级的4个执行级别，ring0和ring3是操作系统使用的级别
• wdm里面的代码不都是Kernel、有的运行在管理模块Executive中，内核代码不支持分页，管理成的代码都应加上PAGED_CODE
• PAGED_CODE()只有check版本有效，当前函数执行级别>=DISPATCH_LEVAL只能使用非分页内存，使用分页内存assert中断，避免free版本蓝屏
• #pragma alloc_text()允许函数页面回退

内核对象

• 对象名称
• 对象管理器ObReferenceObject引用+1

IRP

• irp的目标是driverObject的成员FileObject，指向各个设备文件
• startio(设备忙排队等待)和多线程
• irp状态决定了io状态，同步io、异步io、延迟io，IoCompleteRequest调用IoComplete函数
• 内存指针MdlAddress 、AssociatedIrp、SystemBuffer
• IoStartPacket、IoStartNextPacket遍历irp调用startio
• fastio，文件系统专用
• 用户层请求通过服务管理器做api映射后，传入io管理器，查询指定设备

工具:https://github.com/MartinDrab/IRPMon/releases/tag/v1.0-rc

注释

• 静态分析工具使用，提高分析的准确度

参考：https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/devtest/sal-2-annotations-for-windows-drivers

锁

• 自旋锁，线程不睡眠高效，占用CPU一般用于代码量较少情况
• 删除锁，避免处理过程中设备被删除，IoAcquireRemoveLock、IoReleaseRemoveLock释放

内核交互

• mmap（linux的方式，内核物理内存，应用层虚拟内存，通过共享内存映射内核到文件上(磁盘交互的方式)，实现应用层对内核的快速访问），windows可以参考wdm安装包sample中的video，mirror模块disp
• deviceIoControl
• createfile、deletefile、openfile、createdc（参考video的mirror示例）

其他

• CONTAINING_RECORD已知成员地址，求首地址，(&(struct *)0)->member不会报错
• isr中断服务函数，irql level中断处理级别

• irql中断最高级别dirql处理中断
• DISPATCH_LEVEL级别处理dpc队列
• APC_LEVEL处理回调apc
• PASSIVE_LEVEL处理driverentry等分发函数
• umdf的接口IDriverEntry
• hardware id 标识inf文件
• 每个线程都有一个APC队列，用户线程在唤醒和睡眠前（可警醒状态未真正睡眠）都会先执行apc队列中的函数
• 驱动安装setupapi或者cmapi（pnp安装）

WDM

WDM、WDF(WDM基础上架构的开发框架)

• NT驱动通过服务安装（服务通过sc命令查询）
• WDM驱动inf、cat、cer文件安装

windows ssdt hook技术

InstallSysServiceHook函数在driverentry中替换原有的函数地址 https://www.cnblogs.com/BoyXiao/archive/2011/09/04/2166596.html

linux

• 设备文件：/dev目录下，设备分为

• 字符设备，能够像字节流（类似文件）一样被访问的设备
• 块设备，设备每次只能传输一个或多个完整的块，而每块包含512字节
• 网络设备
• driver注册和注销，int driver_register(struct device_driver *drv)
• bus注册和注销，bus_register(struct bus_type *bus)
• device注册和注销，int device_register(struct device *dev)

驱动安装

• 静态加载，把驱动程序直接编译进内核，系统启动后可以直接调用，重新下载（源码下载地址：https://www.kernel.org/）和编译内核，效率较低
• 动态加载，下载linux内核源码，使用内核工具编译成模块，系统启动后用insmod命令添加模块（.ko），在不需要的时候用rmmod命令卸载模块

linux的三个基本构件是：引导系统（boot loader）， linux内核，根文件系统，包含3个基本构件可以生成镜像img文件，busybox可以生成最小文件系统

参考

micosoft:https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/kernel/ linux:https://www.cnblogs.com/Bright-Ho/p/5497481.html