VXD,KMD,WDM基本概念

什么是VxD?
  VxD乃 VIRTUAL X DRIVER.哎,說了也白說.其實就是虛擬設備驅(qū)動程序.是系統(tǒng)用于對各種硬件資源識別,管理,維護運作的擴展.VXD和VMM(虛擬機管理器)一起合 作,維持著系統(tǒng)的運作.VxD模式從WIN3X時代就開始了.一直到了WIN98還一直在MS的WIN系列操作系統(tǒng)中起主導作用.VxD運作在INTEL 系列CPU保護模式下的RING0.擁有對硬件的最高控制權.

什么是Kernel Mode Driver(KMD)?
  Kernel Mode Driver是NT下提出的管理,維護硬件運作的驅(qū)動程序模式.該DRIVER運行于NT的KERNEL模式下,類似于RING0.但是,一個KMD的運 作環(huán)境在不同的時候是根本不同的.DRIVER收到設備請求時的運行環(huán)境很可能和設備請求實際操作的運行環(huán)境根本不同.這也是NT下,DRIVER的運作也受到NT的許多限制,一不小心,DRIVER和NT就同歸于盡,來個BSOD(BLUE SCREEN OF DEATH).

什么是WDM?
  WDM乃WIN32 DRIVER MODEL的簡寫.隨WIN95 OSR2.1推出,和WIN2000兼容.乃MS力推的'全新'的驅(qū)動程序模式.目前網(wǎng)上WDM的文章很多,但是成書不多.基本上由于98對WDM的支持 有限,而WIN2000又沒有正式版推出,WDM的實際應用還不多.但是很快,WDM將成為主流的DRIVER模式.在我看來,WDM只不過是個PNP的KMD而已.(也許是沒領悟到精髓說的話:))
 

   早期的WIN3X,核心是VMM,當時的VMM已經(jīng)具備了基本的操作系統(tǒng)核心的一些特征.但是WIN3X的驅(qū)動程序模式混亂不堪.硬件由VxD驅(qū)動,網(wǎng)絡和文件系統(tǒng)由實模式驅(qū)動程序驅(qū)動,多媒體硬件和打印機有RING3 DLL驅(qū)動,系統(tǒng)服務決大部分被轉到V86模式下由實模式的DOS完成.
   到了WIN95很大一部分系統(tǒng)服務被轉換到了保護模式下.但是,混亂的驅(qū)動模式?jīng)]有改變.WIN95主攻方向是易用性,而且的確WIN95在用戶界面上有 些進步.當95開發(fā)組努力開發(fā)的時候,NT也推出了.這是個號稱C2極的OS.當然,我并不相信該系統(tǒng)的強壯性,如果它的源代碼公開的話,很可能就不堪一 擊.當然,NT比95還是有可圈點之處的.它乃是個真正的32位系統(tǒng).而且,提供了5個應用環(huán)境:WIN32,VDM,POSIX.WOW,OS/2.這 5個環(huán)境相互獨立,并且操作系統(tǒng)僅對WIN32環(huán)境提供接口,WIN32提供其他環(huán)境接口,其他環(huán)境的API調(diào)用最終被轉換到WIN32,進入OS核心. 換言之:WIN32是屏幕,鼠標,鍵盤的擁有者,其他環(huán)境如要使用,就要向WIN32子系統(tǒng)申請.
   現(xiàn)在的WIN98乃是一個大雜種.包含了所有95的驅(qū)動程序模式,加上了WDM.很難想象.如果有一個硬件需要開放驅(qū)動程序.你必須首先看一下,適合什么模式.MINIPORT? NDIS? HID? RING0? RING3? 幾乎每個硬件都對應一種模式.
  ::UNDOCUMENTED HINT
    NT 隱藏了一個環(huán)境.那就是NATIVE環(huán)境.這個環(huán)境可以說基本上沒有在文檔里出現(xiàn)過.也沒有支持.在DDK里僅僅公開了一小部分NATIVE API.NATIVE環(huán)境在系統(tǒng)啟動時尤其重要.NT的CHKDSK程序就是個NATIVE應用程序.在運行該程序時,根本就沒有WIN32環(huán)境,更沒有 WOW, POSIX環(huán)境.這時候只有NATIVE API可供調(diào)用.而MS在很多情況下就是靠NATIVE API來獲取更高的應用程序效能.得到不公平的競爭優(yōu)勢.某些NATIVE API甚至可饒過系統(tǒng)的安全檢查來完成原先不能完成的任務.

  VXD和KMD的最大區(qū)別在于VXD不需要考慮多CPU的問題.而KMD需要調(diào)用自旋鎖來同步多CPU之間數(shù)據(jù)訪問.當然,如果必要的話,通過VXD來增 加對多CPU的支持應該并不困難,因為VMM提供了很開放的環(huán)境:VXD可以攔截VMM的調(diào)用入口.就類似于在DOS時代攔截INT21來擴展系統(tǒng)服務. 而NT如果要擴展系統(tǒng)的化就很困難了.因為這是未公開的.(當然,方法還是有的.等過一段時間我再寫:))
  另外一個重要的區(qū)別是VXD可以在CPU處于實模式時就獲得系統(tǒng)的控制.而KMD不能.等KMD獲得第一個啟動時機,CPU已經(jīng)處于保護模式,甚至你替換調(diào)HAL或NTOSKRNL也無濟于事.因為CPU的模式切換是有NTLDR進行的:(

到底如何決定該用VXD還是KMD還是WDM呢?
當然,首先應該考慮的是應用平臺.如果是NT4.X,你沒得選了,肯定是KMD了.如果是WIN95,那也只有VXD一種選擇.當目標平臺是98或WIN2000,可
供選擇的方法多點.但是也受到OS規(guī)范的限制.
98下.如果想開發(fā)的是FSD,那么必須用VXD.盡管98有個WDMFS.SYS的東西.但是它并非真正的WDM的文件系統(tǒng)驅(qū)動程序.98支持的FSD是以
IFSMGR.VXD為基礎的VXD.
如果想搞DISK,COMM...等一系列的DRIVER.你也要寫VXD.因為98并沒有提供該類的WDM支持.那么98下什么可以用WDM呢?HID,網(wǎng)絡類,多媒體類
的硬件支持已經(jīng)轉化到了WDM.你已經(jīng)可以從DDK里發(fā)現(xiàn)這幾類驅(qū)動程序的樣板程序.
在NT2000下.我還不是很熟.但是很顯然.對WDM的支持會更多.老的KMD將逐漸退出舞臺.當然,KMD有他不可磨滅的優(yōu)勢.(在NT下,KMD的限制比9X
下的VXD多.但是它仍有一些活絡余地.例如DISK驅(qū)動程序可以訪問視頻硬件,或者其他資源,但隨NT的發(fā)展,早晚這些活絡余地也會被取消.)WDM
需要將自己注冊到相應的類里.有相應的例程必須輸出.有些類似于MINIDRIVER.
最終要考慮的是DRIVER作者的習慣.對哪1種模式更熟悉,寫作更方便,那就用哪個.
我個人開發(fā)98/95平臺更多些.所以自己更傾向于VXD:安全限制最少.并且,我喜歡匯編.:) ?

NTKERN.VXD的一些東東

NTKERN.VXD乃是WIN98提供NT類服務的核心驅(qū)動程序.它輸出了幾個VXD服務.盡管有頭文件,但是卻沒有文檔.這里告訴大家一個訣竅,很多服務和NT下ZwXXX例程具有相同的參數(shù),乃是VXD版的ZwXXX.
例如NtKernCreateFile就是ZwCreateFile的翻版.它也具有11個參數(shù).
下面是NTKERN.VXD的VXD服務列表.
NTKERN_Service       _NTKERN_Get_Version, LOCAL
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernCreateFile, 11, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernClose, 1, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernReadFile, 9, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernWriteFile, 9, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernDeviceIoControl, 10, VxD_CODE
NTKERN_Service       _NtKernGetWorkerThread, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernLoadDriver, 1, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernQueueWorkItem, 2, VxD_CODE
NTKERN_Service       _NtKernPhysicalDeviceObjectToDevNode, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernSetPhysicalCacheTypeRange, 4, VxD_CODE
NTKERN_Service       _NtKernWin9XLoadDriver, VxD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernCancelIoFile, 2, VxD_CODE
NTKERN_Service       _NtKernGetVPICDHandleFromInterruptObj, VXD_CODE
NTKERN_StdCall_Service   _NtKernInternalDeviceIoControl, 10, VxD_CODE
上 述服務里,部分是未公開的.如果大家參悟透了,NT下也有很多東西可迎刃而解.我想,文件IO應該沒什么問題,但是其他東西就難搞了.在這里,我在網(wǎng)絡上 僅看到了_NtKernLoadDriver的接口.他和ZwLoadDriver具有相同的參數(shù),用來從VXD加載KMD.(ZwLoadDriver 本身又是個未公開的函數(shù))具體接口如下:
NTSTATUS __stdcall ZwLoadDriver( PUNICODE_STRING ServiceKeyPath ).

posted on 2007-07-29 15:50 旅途 閱讀(849) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 驅(qū)動開發(fā)