Среда разработки

В этом разделе мы рассмотрим, какое программное обеспечение необходимо для разработки и отладки драйверов, а также его установку и настройку. Необходимое ПО:

1. 1. операционная система Windows NT или Windows 2000, Service Pack и отладочная информация;
2. 2. компилятор;
3. 3. SDK;
4. 4. DDK;
5. 5. средства отладки и вспомогательные средства.

Операционная система имеет два варианта поставки:

• Checked build (Debug build);
• Free build (Retail build).

Free build - обычная поставка. Включена полная оптимизация, отсутствуют специализированные отладочные возможности.
Checked build - специальная поставка для использования разработчиками драйверов. Оптимизации почти нет, что способствует лучшему пониманию кода при работе под отладчиком. Специализированный отладочный код встроен во многие функции для проверки правильности параметров и перехвата ошибочных ситуаций. Поставляется только в составе подписки MSDN.
В комплекте с ОС нам понадобится отладочная информация (файлы с расширением .dbg и .pdb). Она содержит сопоставление адресов внутри конкретного исполняемого файла с символическими именами функций и переменных и может быть использована отладчиками.
Необходимо подчеркнуть, что символьная информация различна для checked и free версий системы.
После установки ОС необходимо установить последнюю версию SP. Надо помнить, что SP заменяет почти все системные файлы, и поэтому для них необходима новая символьная информация.
Для checked и free версий системы требуются отдельные версии SP. Кроме того, ОС и SP могут различаться по поддержке криптоалгоритмов (40-128 бит), что может влиять на возможность установки SP.
Компилятор. Хотя принципиально могут использоваться компиляторы различных производителей, структура заголовочных файлов и переменных окружения, поставляемых Microsoft для создания драйверов оптимизирована для использования компилятора Microsoft Visual С. Версия компилятора должна быть не ниже 4.1, однако реально необходимая версия будет зависеть от двух других компонентов - SDK и DDK.
MSDN Library. При установке Developer Studio запрашивается установка MSDN Library. Этот продукт предоставляет информацию о разработке ПО на всех поддерживаемых платформах Microsoft.
SDK. В ранних версиях комплект назывался Win32 SDK, сейчас - Platform SDK. Это необязательный, но желательный для разработки драйверов компонент. Содержит заголовочные файлы, lib-файлы, документацию и примеры программирования на пользовательском уровне с использованием подсистемы Win32.
DDK. Существуют DDK для Windows 95, Windows 98, Windows NT 4.0 и Windows 2000. DDK должен соответствовать платформе, для которой предполагается создание драйвера, что не обязательно для той, на которой производится создание. Мы будем пользоваться DDK для Windows NT 4.0. DDK содержит заголовочные файлы, доку ментацию и примеры написания драйверов, за исключением драйверов файловой системы.
IFS Kit. Пакет для создания драйверов файловой системы. Поставляется как отдельный от подписки MSDN продукт. Существуют версии для Windows 98, Windows NT 4.0 и Windows 2000. Последние версии включают в себя DDK, но с другим набором примеров. Более ранние версии требовали предварительной установки DDK.
Между перечисленным набором компонентов имеется взаимосвязь.
Первым ставится компилятор. Как уже говорилось, хотя существует возможность использования компиляторов других фирм, SDK и DDK предполагают наличие именно Visual С, причем в зависимости от времени выхода SDK и DDK подразумеваются различные версии компилятора (при линковке будут указаны библиотеки различных версий - этим грешит SDK, либо будут некорректно запускаться командные файлы инициализации переменных окружения - этим грешит DDK). Кроме того, ранние версии DDK требовали обязательного наличия установленного SDK. Из возможных проблем стоит указать и то, что при использовании ОС Windows NT Workstation могут не устанавливаться системные переменные окружения.
Расположение командных файлов для установки переменных окружения:

• VC98binvcvars32.bat;
• Mstoolssetenv.bat;
• Ddkbinsetenv.bat.

При наличии версии DDK, требующей наличия SDK, из файла Ddkbinsetenv.bat должны быть исключены строки проверки наличия SDK и запуска файла setenv.bat, а также прописан вызов vcvars32.bat.
Средства отладки и вспомогательные средства.
Выбор средства отладки - важный момент, который может влиять на набор необходимых аппаратных средств.
Вместе с продуктами Microsoft поставляются четыре отладчика:

1. 1. KD - консольная программа для отладки драйверов режима ядра, находится в директории bin пакета DDK для NT4 и Win2000. (i386kd.exe, ia64kd.exe, alphakd.exe, mipskd.exe).
2. 2. NTSD - консольная программа для отладки программ и драйверов пользовательского режима, находится в директории system32 ОС Windows 2000.
3. 3. CDB - вариант NTSD, содержится в директории bin пакета DDK для Windows 2000.
4. 4. WinDbg - графический отладчик для отладки кода как пользовательского режима, так и режима ядра, содержится в директории bin пакета DDK для Win2000 и Platform SDK.

Из всех перечисленных вариантов упоминания достоин лишь отладчик WinDbg. Он предоставляет удобный пользовательский интерфейс, однако очень неустойчив в работе, плохо документирован и не имеет поддержки от Microsoft. При использовании этого продукта для отладки драйверов необходимы два компьютера - Development Platform и Test Platform. Отладчик доступен для всех поддерживаемых платформ, при этом возможна кроссплатформенная отладка. Поддерживается работа на мультипроцессорных системах.
Лучшим отладчиком для отладки ОС и драйверов многие разработчики с полным основанием считают SoftlCE фирмы NuMega, стабильный при работе, хорошо документированный, с поддержкой от фирмы. Отладка осуществляется на том же компьютере, на котором проводилась разработка, однако возможна и удаленная отладка посредством dos-программы serial.exe. Недостатком можно считать пользовательский интерфейс, однако - это дело привычки. Более серьезными недостатками является ограничение поддержки процессоров только платформой Intel, а также отсутствие поддержки мультипроцессорных систем (однако система все еще активно развивается).
Ниже перечислены средства, которые могут выступать к качестве «наглядного пособия» при написании драйверов (часть этих средств снабжена исходными текстами):

1. 1. Monitor - просмотр трассировочной информации, выводимой драйверами и прикладными программами;
2. 2. Winobj - просмотр пространства имен диспетчера объектов;
3. 3. Handleex - информация о запущенных процессах, всех открытых ими описателях и подгруженных модулях dll;
4. 4. Filemon - просмотр активности файловых систем;
5. 5. Regmon - отслеживание обращений к реестру, в том числе на этапе загрузки системы;
6. 6. Portmon - отслеживание обращений к последовательным и параллельным портам;
7. 7. tdimon - отслеживание запросов TDI;
8. 8. Tokenmon - отслеживание работы системы безопасности.