Структура драйвера

Точки входа драйвера

При написании любого драйвера необходимо помнить четыре основных момента:

1. 1. возможные точки, входа драйвера;
2. 2. контекст, в котором могут быть вызваны точки входа драйвера;
3. 3. последовательность обработки типичных запросов;
4. 4. Уровень IRQL, при котором вызывается точка входа, и, следовательно, ограничения на использование некоторых функций ОС каждая (!!!) функция ОС может быть вызвана только при определенных уровнях IRQL (см. описание любой функции в DDK, там всегда указаны эти уровни).

Архитектура драйвера Windows NT использует модель точек входа, в которой Диспетчер Ввода/вывода вызывает специфическую подпрограмму в драйвере, когда требуется, чтобы драйвер выполнил специфическое действие. В каждую точку входа передается определенный набор параметров для драйвера, чтобы дать возможность ему выполнить требуемую функцию.
Базовая структура драйвера состоит из набора точек входа, наличие которых обязательно, плюс некоторое количество точек входа, наличие которых зависит от назначения драйвера.
Далее перечисляются точки входа либо классы точек входа драйвера:

1. 1. DriverEntry. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту функцию драйвера при первоначальной загрузке драйвера. Внутри этой функции драйверы выполняют инициализацию как для себя, так и для любых устройств, которыми они управляют. Эта точка входа требуется для всех NT драйверов.
2. 2. Диспетчерские (Dispatch) точки входа. Точки входа Dispatch драйвера вызываются Диспетчером Ввода/вывода, чтобы запросить драйвер инициировать некоторую операцию ввода/вывода.
3. 3. Unload. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, чтобы запросить драйвер подготовиться к немедленному удалению из системы. Только драйверы, которые поддерживают выгрузку, должны реализовывать эту точку входа. В случае вызова этой функции, драйвер будет выгружен из системы при выходе из этой функции вне зависимости от результата ее работы.
4. 4. Fast I/O. Вместо одной точки входа, на самом деле это набор точек входа. Диспетчер Ввода/вывода или Диспетчер Кэша вызывают некоторую функцию быстрого ввода/вывода (Fast I/O), для инициирования некоторого действия "Fast I/O". Эти подпрограммы поддерживаются почти исключительно драйверами файловой системы.
5. 5. Управление очередями запросов IRP (сериализация - процесс выполнения различных транзакций в нужной последовательности). Два типа очередей: Системная очередь (Startlo) и очереди, управляемые драйвером. Диспетчер Ввода/вывода использует точку входа Startlo только в драйверах, которые используют механизм Системной Очереди (System Queuing). Для таких драйверов, Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, чтобы начать новый запрос ввода/вывода.
6. 6. Reinitialize. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, если она была зарегистрирована, чтобы позволить драйверу выполнить вторичную инициализацию.
7. 7. Точка входа процедуры обработки прерывания (ISR- Interrupt Service Routine).
   Эта точка входа присутствует, только если драйвер поддерживает обработку прерывания. Как только драйвер подключен к прерываниям от своего устройства, его ISR будет вызываться всякий раз, когда одно из его устройств запрашивает аппаратное прерывание.
8. 8. Точки входа вызовов отложенных процедур (DPC - Deferred Procedure Call). Два типа DPC: DpcForlsr и CustomDpc. Драйвер использует эти точки входа, чтобы завершить работу, которая должна быть сделана в результате появления прерывания или другого специального условия. Процедура отложенного вызова выполняет большую часть работы по обслуживанию прерывания от устройства, которое не требует высокого уровня прерывания IRQL, ассоциированного с процессором.
9. 9. SynchCritSection. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа в ответ на запрос драйвера на захват одной из спин-блокировок его ISR.
10. 10. AdapterControl. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, чтобы указать, что общедоступные DMA-ресурсы драйвера доступны для использования в передаче данных. Только некоторые драйверы устройств DMA реализуют эту точку входа.
11. 11. Cancel. Драйвер может определять точку входа Cancel для каждого IRP, который он содержит во внутренней очереди. Если Диспетчер Ввода/вывода хочет отменить конкретный IRP, он вызывает подпрограмму Cancel, связанную с этим IRP.
12. 12. loCompletion. Эту точку входа для каждого IRP может устанавливать драйвер верхнего уровня при многоуровневой организации. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту подпрограмму после того, как все драйверы нижнего уровня завершили IRP.
13. 13. loTimer. Для драйверов, которые инициализировали и запустили поддержку loTimer, Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа приблизительно каждую секунду.
14. 14. CustomTimerDpc. Эта точка входа вызывается, когда истекает время для запрошенного драйвером таймера.

Контекст исполнения и уровень IRQL

Говоря о точках входа в драйвер, необходимо отметить контекст, при котором эти точки входа могут быть вызваны.
Вначале необходимо определиться с тем, что мы подразумеваем под контекстом исполнения?
Контекст исполнения определяется двумя составляющими:

• исполняемый в настоящее время поток (контекст планирования потока - thread scheduling context);
• контекст памяти процесса, которому принадлежит поток.

Текущий контекст исполнения может принадлежать одному из трех классов:

• контекст процесса «System» (далее - системный контекст);
• контекст конкретного потока и процесса;
• контекст случайного потока и процесса (далее - случайный контекст).

Различные точки входа в драйвер могут вызываться в контексте, принадлежащем одному из этих классов.
DriverEntry всегда вызывается в системном контексте.
Диспетчерские функции для драйверов верхнего уровня (то есть получающих запрос от прикладных программ) вызываются в контексте инициирующего запрос потока.
Диспетчерские функции драйверов остальных уровней, получающие запрос от драйвера верхнего уровня, вызываются в случайном контексте.
Все точки входа, связанные с сериализацией запросов ввода/вывода или с обработкой прерываний и DPC, вызываются в случайном контексте.
DriverEntry всегда вызывается на IRQL, равным PASSIVE_LEVEL.
Диспетчерские точки входа вызываются на IRQL, равным PASSIVE_LEVEL или APC_LEVEL.
Вызов отложенных процедур - на DISPATCH_LEVEL
Функции обработки прерываний - на одном из DIRQL.