[普通]内核层与应用层通信详解

做驱动开发的肯定会遇到应用层与内核层的通信的问题，首先说内核层与应用层的通信可以大概分为两个方面，第一是应用层向内核层主动传递消息，第二是内核层主动与应用层通信。下面我们将分开来谈两个方面。

我们先来看应用层向内核层传递的方法：

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1. BOOL DeviceIoControl (   

2. HANDLE hDevice, // 设备句柄   

3. DWORD dwIoControlCode, // IOCTL请求操作代码   

4. LPVOID lpInBuffer, // 输入缓冲区地址   

5. DWORD nInBufferSize, // 输入缓冲区大小   

6. LPVOID lpOutBuffer, // 输出缓冲区地址   

7. DWORD nOutBufferSize, // 输出缓冲区大小   

8. LPDWORD lpBytesReturned, // 存放返回字节数的指针   

9. LPOVERLAPPED lpOverlapped // 用于同步操作的Overlapped结构体指针   

10. );  

DeviceIoControl 这个函数是重点中的重点，几乎所有应用层与内核层的通信与此函数有关，发送控制代码直接到指定的设备驱动程序，使相应的移动设备以执行相应的操作。

驱动程序可以通过CTL_CODE宏来组合定义一个控制码，并在IRP_MJ_DEVICE_CONTROL的实现中进行控制码的操作。在驱动层irpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode表示了这个控制码。

说到这里我们不得不提的一个东西就是IRP：

IRP（IO请求包）用于win32和驱动程序通讯，NT内核有一个组件叫做IO管理器。IO管理器负责IRP的分发，驱动程序里创建好设备并且创建好符号链接后，Win32就可以加载驱动了。而要让一个驱动可以处理IRP，必需给驱动添加IRP处理例程。

添加的方法就是再DriverEntry里面对驱动对象DriverObject操作。该参数是一个指针，指向驱动对象，驱动对象内部有一个MajorFunction数组，该数组的类型是
NTSTATUS  (*PDRIVER_DISPATCH) (IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP Irp) 。这是一个函数指针，指向每个IRP对于的处理例程。最后就是为所有需要处理的IRP实现对应的例程。

应用层通过DeviceIoControl 下发指令到内核层，内核层又通过对消息头的判断取出缓冲区的数据进行一系列的操作。

总得来说来说，有DeviceIoControl的存在，应用层向内核层传递消息就是一件轻松加愉快的事情，我简单的贴一点应用层和内核层的代码，大家可以做参考：

应用层：

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1. BOOL bOK = ::DeviceIoControl(hAdapter, IOCTL_PTUSERIO_OPEN_ADAPTER,   

2.                 pszAdapterName, nBufferLength, NULL, 0, &dwBytesReturn, NULL);  

3. // 检查结果  

4. if(!bOK)  

5. {  

6.     ::CloseHandle(hAdapter);  

7.     return INVALID_HANDLE_VALUE;  

8. }  

9. return hAdapter;  

驱动层：

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1. NTSTATUS DevIoControl(PDEVICE_OBJECT pDeviceObject, PIRP pIrp)  

2. {  

3.     // 假设失败  

4.     NTSTATUS status = STATUS_INVALID_DEVICE_REQUEST;  

5.   

6.     // 取得此IRP（pIrp）的I/O堆栈指针  

7.     PIO_STACK_LOCATION pIrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);  

8.   

9.     // 取得I/O控制代码  

10.     ULONG uIoControlCode = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;  

11.     // 取得I/O缓冲区指针和它的长度  

12.     PVOID pIoBuffer = pIrp->AssociatedIrp.SystemBuffer;  

13.     ULONG uInSize = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;  

14.     ULONG uOutSize = pIrpStack->Parameters.DeviceIoControl.OutputBufferLength;  

15.       

16.   

17.     ULONG uTransLen = 0;  

18.   

19.     DBGPRINT((" DevIoControl... \n"));  

20.   

21.     switch(uIoControlCode)  

22.     {  

23.     case IOCTL_GET_SHARE_ADD:   

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1. case IOCTL_PTUSERIO_OPEN_ADAPTER: // 根据控制码响应  

2.         {  

然后驱动就可以从设定好的缓冲区里取数据进行操作。

第二步咱们来聊聊驱动层如何主动向应用层发消息：

很多情况下，我们需要驱动主动将消息传递给应用层，例如我们写一个网卡驱动，里面过滤传递的数据包，当数据包经过的时候，我们就需要驱动层将消息主动传递给应用层，这时候简单的DeviceIoControl 已经不能实现，那我们可以用共享事件加共享内存的方式来实现。

原理：通过Ring3创建事件，并将该事件传递给Ring0，同时Ring3创建监控线程，等待Ring0发起事件，此为应用层驱动层共享事件。同时Ring0在内核分配非分页内存，通过DeviceIoControl 传递给Ring3，此为应用层驱动层共享内存。因在DeviceIoControl 中传送Buffer，涉及到内核数据拷贝，大数据量下使用效率很低，故用共享内存的方法。

应用层代码：

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1.    m_hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);     // 创建事件  

2.   

3. // 发事件给ring 0  

4.   

5. if (0 == DeviceIoControl(hFile, SET_EVENT, &m_hEvent, sizeof(HANDLE), NULL, 0, &uRetBytes,NULL))  

6. {  

7.   

8.     CloseHandle(hFile);  

9.     CloseHandle(m_hEvent);  

10.     printf("SET_EVENT failed\n");  

11.     return FALSE;  

12. }  

13.   

14. // 获得ring 0 的共享内存  

15. PVOID add = NULL;  

16. if (0 == DeviceIoControl(hFile, IOCTL_GET_SHARE_ADD, NULL, 0, &add, sizeof (PVOID), &uRetBytes,NULL))  

17. {  

18.     CloseHandle(hFile);  

19.     CloseHandle(m_hEvent);  

20.     return FALSE;  

21. }  

22. m_pShareMem = (PVOID)add;  

23. return TRUE;  

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1.     while (1)  

2.     {  

3.         WaitForSingleObject(m_hEvent, INFINITE);  

4.         {  

5.   

6. <span style="white-space:pre">            </span>//等待事件发生  

7.         }  

8.     }  

内核层：

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1.     g_pSysAdd = ExAllocatePool(NonPagedPool, 2048*3);  

2. g_pMdl = IoAllocateMdl(g_pSysAdd, 2048*3, FALSE, FALSE, NULL);  

3. MmBuildMdlForNonPagedPool(g_pMdl);//建立共享内存  

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1. UserAddr = MmMapLockedPagesSpecifyCache(g_pMdl, UserMode, NonPagedPool, NULL, FALSE, NormalPagePriority);  

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1. *((PVOID*)pIoBuffer) = UserAddr;//将驱动建立的内存地址传递给应用  

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1. memset(g_pSysAdd,0,2048*3);  

2.    RtlCopyMemory(g_pSysAdd, test, (DataOffset - 54)*2);//将需要的数据写入内存  

3.    KeSetEvent((PKEVENT)g_pEvent, 0,FALSE);//通知应用层可以读了  

接下来我们就可以在应用层读取里面的数据了，地址就是我们通过DeviceIocontrol得到的地址。