应用层与内核的几种通信方式

Posted 2020-11-06 黑马网仔

应用程序与驱动程序据我所知，细分可以分6种，ReadFile，WirteFile方式的缓冲区设备读写，直接方式读写，和其他方式读写。Io设备控制操作（即DeviceControl)的缓冲内存模式IOCTL，直接内存方式的IOCTL，其他内存方式的IOCTL！当然还有一种就是创建文件，然后文件读写也应该算是一种通信吧，这里不讨论这个！

1，缓冲区方式设备读写：

在创建Device后，须要指定方式为Device的Flags有DO_BUFFERED_IO！通过应用层Api函数ReadFile，WriteFile，等函数，ntoskrnl.exe创建Irp后，ReadFile和WriteFile参数的缓冲区就在irp->AssociatedIrp.Systembuffer,同时要求读写的偏移量，和长度都在PIO_STACK_LOCATION stack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp) 数据类型中的stack->Parameters.Read.Length,stack->Parameters.Read.ByteOffset(该类型为Large_Interge类型),

2,直接方式读写

在创建Device后，须要指定方式为Device的Flags有DO_DIRECT_IO！通过应用层APi函数ReadFile，WriteFile等函数，ntoskrnl.exe创建的Irp后，ReadFile和WriteFile参数的缓冲区将被锁住，然后操作系统将这段缓冲区在内核模式地址再次映射一遍，这样应用层的缓冲区和内存层的就指向同一个物理内存！而内核模式用MDL数据结构记录这段内存，这个虚拟内存大小在MmGetByteCount(pIrp->MdlAddress),首地址在MmGetMdlVirtualAddress(pIrp->MdlAddress);偏移量为MmGetMdlByteOffset(pIrp->MdlAddress)(这里的偏移量不是文件读写的偏移量，而是在MDL中的偏移量）然后文件的长度还是stack->Parameters.Read.Length,这个值和MmGetByteCount（pIrp->MdlAddress)是一样的，要不然就出错了，而真正的读写偏移量还是在stack->Parameters.Read.ByteOffset！这里无论是读还是写，都要得到MDL在内核模式下的映射，因此还要用MmGetSystemAddressForMdlSafe(pIrp->MdlAddress,NormalPagePriority)将其转化为内核模式，然后可以读写该地址，就会转化到应用层相应的内存！！

3其他方式读写

这种方式很少用到，在创建Device后，Flags既不标志DO_BUFFERED_IO也不标志DO_DIRECT_IO，ReadFile和WriteFile提供的缓冲区内存地址，可以再IRP的pIrp->UserBuffer字段得到，而长度和偏移量还是在stack->Paameters.Read中，但是用这种方法须要注意的是ReadFile可能把空指针地址或者非法地址传递给驱动程序，因此驱动程序使用用户模式地址钱须要检查是否可读或者可写，可以用ProbeForWrite或者ProbeForWrite函数和try模块。

这里有个问题困扰着我，就是应用层用GetFileSize函数时用第一种方法处理该Irp时结果是正确的，就是冲pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer;得到PFILE_STANDARD_INFORMATION结构指针，然后讲该结构的EndOfFile设置为你自己文件的长度，然后结束该IRP，GetFileSize就能得到正确的文件长度，但是用方法三就是的时候用GetFileSize，我同样用pIrp->UserBufer得到PFILE_STANDARD_INFORMATION结构指针，然后设置后，在GetFileSize里面去得不到正确的长度！！这个是为什么？还有就是该Irp的CurrentStackLocation-stack，该字段里面的stack->Parameters.QueryFile.Length指的是什么，显示的都是24，无论文长度为多少，还是用哪种方法都市24，很郁闷！！！

下面是方式都是用IO设备控制操作的方法基本上与上面3中相对应！

对于IO设备控制操作，不知道为什么可以用设置DO_DIRECT_IO后就能对三种方式都适用，而且stack->Parameters.Read.Length/Write.Length 都是对应应用层的DeviceIoControl函数中的第6个参数也就是输出缓冲区！DeviceIoControl函数的输入输出缓冲区长度都再stack->Parameters.DeviceioControl.InputBufferLength/OutputBufferLength中

4缓冲内存IOCTL，在DeviceIoControl函数第二个参数的时候，使用CTL_CODE来产生该常数，其中Method字段设置为METHOD_BUFFERED，在内核模式中输入缓冲区很输出缓冲区都为pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer,

5直接方式IOCTL,在DeviceIoControl函数第二个参数的时候，使用CTL_CODE来产生该常数，其中Method字段设置为METHOD_IN_DIRECT/METHOD_OUT_DIRECT(最好使用第一个，因为第一个对所有的打开设备方式都通用)！对于第4中的区别是输入缓冲区还在pIrp->AssocatedIrp.Systembuffer中，但是输出缓冲区却是pIrp->MdlAddress，因此在内核对输出的写应该写在MmGetSystemAddressForMdlSafe(pIrp->MdlAddress)中，

6其他方式IOCTL，在DeviceIoControl函数第二个参数的时候，使用CTL_CODE来产生该常数，其中Method字段设置为MEHTOD_NEITHER，输入缓冲区为stack->Parameters.DeviceIoControl.Tyep3InputBuffer;输出缓冲区为pIrp->Userbuffer