DeviceIoControl解读

全栈程序员-用户IM • 2022年9月6日下午7:00 • 未分类

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设备驱动程序可以被当作内核模式函数包来看待，I/O控制代码就是用来指定访问其中的哪个函数的。DeviceIoControl函数的dwIoControlCode参数就是这个代码，它指出了我们需要进行的操作，以及如何进行操作。

控制代码是32位数字型常量，可以CTL_CODE宏来定义，它们定义在winioctl.inc和ntddk.inc文件中。

控制代码中各数据位字段的含义如下：

◎ DeviceType–设备类型（16bit）指出了设备的类型，微软保留了0－7FFFh的取值，剩下的8000h－0FFFFh供开发商定义新的内核模式驱动程序。我们可以在\include\w2k\ntddk.inc文件中找到一组FILE_DEVICE_XXX符号常量，这些值都是微软保留的值，我们可以使用其中的FILE_DEVICE_UNKNOWN。当然你也可以定义另外一个FILE_DEVICE_XXX值

◎ Access–存取代码（2bit）指明应用程序存取设备的方式，由于这个字段只有2位，所以只有4种可能性：

· FILE_ANY_ACCESS (0)–最大的存取权限，就是什么操作都可以

· FILE_READ_ACCESS (1)–读权限，设备将数据传递到指定的缓冲区

· FILE_WRITE_ACCESS (2)–写权限，可以从内存中向设备传递数据

· FILE_READ_ACCESS or FILE_WRITE_ACCESS (3)–读写权限，设备和内存缓冲区之间可以互相传递数据

◎ Function–功能代码（12bit）用来描述要进行的操作，我们可以用800h－0FFFh来定义自己的I/O控制代码，0－7FFh之间的值是被微软保留的，用来定义公用的I/O控制代码

◎ Method–缓冲模式（2bit）表示I/O管理器如何对输入和输出的数据进行缓冲，这个字段的长度是2位，所以有4种可能性：

· METHOD_BUFFERED (0)–对I/O进行缓冲

· METHOD_IN_DIRECT (1)–对输入不进行缓冲

· METHOD_OUT_DIRECT (2)–对输出不进行缓冲

· METHOD_NEITHER (3)–都不缓冲

缓冲模式的管理我们会在后面进行更详细的讨论，当前最重要的是，虽然进行缓冲会带来一些额外的内存开销，但却是最安全的，因为系统已经做好了相关的全部工作。在传输的数据小于一页（4Kb）的时候，驱动程序通常使用缓冲方式的I/O，因为对大量小块内存进行内存锁定带来的开销也是很大的。在 VirtToPhys驱动程序中，我们使用带缓冲的方式。

读者可以手工去定义I/O控制代码，但是使用CTL_CODE宏会方便得多，它提供了创建IOCTL值的算法，具体如下：

CTL_CODE MACRO DeviceType:= <0> , Function:= <0> , Method:= <0> , Access:= <0>

EXITM %(((DeviceType) SHL 16) OR ((Access) SHL 14) OR ((Function) SHL 2) OR (Method))

ENDM

CTL_CODE宏在winioctl.inc文件和ntddk.inc文件中都有定义。

在应用程序里定义的CTL_CODE和驱动中IRP_MJ_DEVICE_CONTROL的函数里控制码对应即可。在驱动程序里取出码值进行对比操作，如：

   dwIoControlCode = IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;

    switch (dwIoControlCode)

    {

     // 我们约定，缓冲区共两个DWORD，第一个DWORD为端口，第二个DWORD为数据

     // 一般做法是专门定义一个结构，此处简单化处理了

     case IOCTL_MYPORT_READ_BYTE:   // 从端口读字节

      pvIOBuffer[1] = _inp(pvIOBuffer[0]);

      Irp->IoStatus.Information = 8;   // 输出长度为8

      break;

     case IOCTL_MYPORT_WRITE_BYTE:   // 写字节到端口

      _outp(pvIOBuffer[0], pvIOBuffer[1]);

      break;

     default:   // 不支持的IOCTL

      Irp->IoStatus.Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;

    }