浅谈Windows驱动开发

　　1。前言
　　最近一段时间，我一直在研究windows驱动开发，下面跟大家简单聊聊：对比linux，windows驱动无论是市面上的书籍，视频还是社区，博文以及号主，写的人很少，导致学习曲线直线上升；windows驱动从业人员就更少了；开发环境部署麻烦；驱动安装发布麻烦，需要数字签名。如果是发布到windowsupdate库里面，还需要做微标认证。
　　为什么还要写？因为在学习的过程中，发现很多东西还是很相同的，如果你是从事linux开发，可能会有些启发，如果是对windows驱动开发有需求，可能提供一些不成熟的建议。
　　接下来进入正文，给大家简单介绍一下windows驱动。2。windows体系架构2。1操作系统与应用程序
　　在许多现代操作系统中，应用程序和操作系统是相互隔离的。操作系统的核心代码运行在特权模式下，即内核模式。而应用程序运行在非特权模式下，即用户模式。
　　操作系统和应用程序的关心类似于服务器和客户端的关系，这点在windows平台下显得更加突出：
　　几个概念：system进程：windows操作系统本身会起一个system进程（加载kernel32。dll），有点类似于linux下的init进程，具体细节不展开。FDO（FunctionDriverObject）：设备功能驱动FiDO（FilterDriverObject）：过滤驱动PDO（PhysicalDriverObject）：物理设备驱动，真正访问硬件的地方。IRP（IORequestPacket），应用程序想要访问内核数据，必须通过IRP传递。又叫IRP请求，当应用程序和驱动交互时，发送一个IRP请求，IRP会在各层设备驱动之间来回传动与转发。2。2操作系统分层
　　windows的设计思想是将内核设计的尽可能的小，并且采用客户端服务器的结构。操作系统各个组件或者模块是通过消息进行通信的。
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　　win32子系统：是最纯正的windows系统，其他子系统都是通过win32子系统的接口来实现的，一般很少用到。NatvieAPI：在win32api基础上加上Nt前缀，基于版本兼容考虑系统服务：NativeAPI从用户模式进入内核模式，调用系统服务。（软中断方式实现，陷入内核）执行组件：内核模式下的一组服务函数。对象管理程序：windows操作系统提供的服务几乎都是以对象的形式存在的，这里的对象类似于面向对象语言中对象的概论。如驱动对象，设备对象等管理。进程管理程序：负责创建和终止进程，线程调度是由内核负责的。进程管理程序依赖于其他执行组件。虚拟内存管理程序：在CPU的内存管理单元（MMU）的协助下，通过某种映射将物理内存和虚拟内存关联起来。IO管理器：负责发起IO请求，并管理请求。它由一系列内核模式下的例程所组成，这些例程为用户模式下的进程提供了统一接口。IO管理器的目标是使来自用户模式的IO请求独立于设备。配置管理程序：配置管理程序，记录所有计算机软，硬件的配置信息。它使用一个被称为注册表的数据库保存这些数据。设备驱动程序根据注册表中的信息进行加载驱动程序：IO管理器接收应用程序后，创建相应的IRP，并传送至驱动程序进行处理：根据IRP的请求，直接操作硬件，然后完成此IRP，并返回根据IRP的请求，转发到更底层的驱动中去，并等待底层驱动的返回。接受到IRP驱动后，不着急于完成。而是分配新的IRP法定其他驱动程序，并等待返回。内核：内核被认为是Windows操作系统的心脏。Windows的内核从执行组件分割出来。和执行组件相比，内核是非常小的：对内核对象的支持。对线程的调度对多处理器同步支持。中断处理函数的支持。对异常陷阱的支持。对其他硬件特殊功能的支持。硬件抽象层：不同的硬件平台，提供不同的硬件抽象层，并对上层提供统一的操作硬件的接口。2。3应用程序和驱动
　　3。windows驱动框架
　　3。1驱动模型：
　　windows驱动大致分为这几类：functiondriver：设备功能驱动filterdriver：设备辅助驱动softwaredriver：软件模块驱动busdriver：总线设备驱动3。2驱动演变
　　NT模型：2000以前，不支持PNP（即插即用设备）WDM模型：NT基础上，支持PNPWDF：WDM的重封装KMDF：内核模式（sys）UMDF：用户模式（dll）win7x64划时代操作系统，开始数字签名了win10：双认证签名，也就是说对驱动的安全性要求更高了。3。3驱动垂直层次结构
　　设备的创建顺序，先创建底层PDO，在创建高层的FDO，即从底层设备到高层设备。在PDO和FDO之间可能有各种过滤驱动。每层设备对象由不同的驱动程序创建，或者说每层的设备对应着不同的驱动程序。底层设备对象寻找上一层的设备对象，是依靠底层设备对象的AttachedDevice来寻找的。3。4驱动水平层次结构
　　同一驱动程序创建出来的设备对象的关系称之为水平层次关系。每一个设备通过NextDevice可以寻找水平层次的下一个设备对象。3。5一个复杂的驱动结构
　　4。windows开发环境搭建4。1开发环境部署
　　以win10为例，列出需要安装的东西，详细过程限于篇幅以后更新安装VS2019安装WindowsSDK：VS2019顺带安装安装WDK安装VMwareWin10虚拟系统4。2常用调试工具windbg：调试内核。WDK自带，配合串口或者网络调试windows内核DebugViewer：查看内核打印driverMonitor：驱动安装PCHunterfree：驱动强制卸载，不支持2004版本devicetree：设备枚举winobj：查看符号链接5。windows驱动学习建议
　　有关Windows驱动开发书籍，博文，教程甚少。如果有这方面需求的可以给以下几个建议：环境搭建：win732vs2013即可。不建议win10vs2019，比较新，遇到问题不好解决。其次早期的一些调试工具，win10最新版本不一定支持。绕开数字签名：先使用测试模式，安装驱动。否则光安装部署就够折腾的。入门采用WDM驱动模型。市面上将WDM的书籍和资料相对多些，相对来说，WDF开发资料来不少。多看书，windows驱动不想linux资料一大把，遇到不懂得，加技术群，啃书本。
　　推荐书籍：《Windows驱动开发技术详解》：已绝版《竹林蹊径：深入理解windows驱动开发》：已绝版《windows7：设备驱动程序开发》：wdf讲的比较多得书
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