Структуры драйверов в ОС

Базовая структура драйвера состоит из набора точек входа, наличие которых обязательно, плюс некоторое количество точек входа, наличие которых зависит от назначения драйвера.

Далее перечисляются точки входа либо классы точек входа драйвера:

1. DriverEntry. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту функцию драйвера при первоначальной загрузке драйвера. Внутри этой функции драйверы выполняют инициализацию как для себя, так и для любых устройств, которыми они управляют. Эта точка входа требуется для всех NT драйверов.

2. Диспетчерские (Dispatch) точки входа. Точки входа Dispatch драйвера вызываются Диспетчером Ввода/вывода, чтобы запросить драйвер инициировать некоторую операцию ввода/вывода.

3. Unload. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, чтобы запросить драйвер подготовиться к немедленному удалению из системы. Только драйверы, которые поддерживают выгрузку, должны реализовывать эту точку входа. В случае вызова этой функции, драйвер будет выгружен из системы при выходе из этой функции вне зависимости от результата ее работы.

4. Fast I/O. Вместо одной точки входа, на самом деле это набор точек входа. Диспетчер Ввода/вывода или Диспетчер Кэша вызывают некоторую функцию быстрого ввода/вывода (Fast I/O), для инициирования некоторого действия "Fast I/O". Эти подпрограммы поддерживаются почти исключительно драйверами файловой системы.

5. Управление очередями запросов IRP (сериализация - процесс выполнения различных транзакций в нужной последовательности). Два типа очередей: Системная очередь (Startlo) и очереди, управляемые драйвером. Диспетчер Ввода/вывода использует точку входа Startlo только в драйверах, которые используют механизм Системной Очереди (System Queuing). Для таких драйверов, Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, чтобы начать новый запрос ввода/вывода.

6. Reinitialize. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, если она была зарегистрирована, чтобы позволить драйверу выполнить вторичную инициализацию.

7. Точка входа процедуры обработки прерывания (ISR- Interrupt Service Routine). Эта точка входа присутствует, только если драйвер поддерживает обработку прерывания. Как только драйвер подключен к прерываниям от своего устройства, его ISR будет вызываться всякий раз, когда одно из его устройств запрашивает аппаратное прерывание.

8. Точки входа вызовов отложенных процедур (DPC - Deferred Procedure Call). Два типа DPC: DpcForlsr и CustomDpc. Драйвер использует эти точки входа, чтобы завершить работу, которая должна быть сделана в результате появления прерывания или другого специального условия. Процедура отложенного вызова выполняет большую часть работы по обслуживанию прерывания от устройства, которое не требует высокого уровня прерывания IRQL, ассоциированного с процессором.

9. SynchCritSection. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа в ответ на запрос драйвера на захват одной из спин-блокировок его ISR.

10. AdapterControl. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа, чтобы указать, что общедоступные DMA-ресурсы драйвера доступны для использования в передаче данных. Только некоторые драйверы устройств DMA реализуют эту точку входа.

11. Cancel. Драйвер может определять точку входа Cancel для каждого IRP, который он содержит во внутренней очереди. Если Диспетчер Ввода/вывода хочет отменить конкретный IRP, он вызывает подпрограмму Cancel, связанную с этим IRP.

12. loCompletion. Эту точку входа для каждого IRP может устанавливать драйвер верхнего уровня при многоуровневой организации. Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту подпрограмму после того, как все драйверы нижнего уровня завершили IRP.

13. loTimer. Для драйверов, которые инициализировали и запустили поддержку loTimer, Диспетчер Ввода/вывода вызывает эту точку входа приблизительно каждую секунду.

14. CustomTimerDpc. Эта точка входа вызывается, когда истекает время для запрошенного драйвером таймера.

Схема обработки прерываний, проблемы

Схема прерываний позволяет производить обработку прерывания, поступившего на вход INT Прерывание, и по флагу таймера / счетчика, причем прерывание по входу INT имеет старший приоритет.

Схема прерывания предназначена для организации прерывания естественного хода программы и выполнения подпрограммы обслуживания прерывания.

Операции прерывания выполняются для двух вариантов реализации схемы прерывания:

· при вне интерфейсных прерываниях адресная информация вектора прерывания не выдается на интерфейс;

· при интерфейсных прерываниях адресная информация вектора прерывания выдается на интерфейс исполнителя.

Windows Driver Model

Windows Driver Model (WDM) — фреймворк для драйверов устройств (также известен как Win32 Driver Model и Windows NT Driver Model), был введен в Windows 98 и Windows 2000 для замены устаревшего VxD, который использовался в старых версиях Windows таких как Windows 95 и Windows 3.1.

Microsoft Windows Driver Model определяет унифицированную модель драйвера для операционных систем Windows 98, Windows 2000 и старше, стандартизируя требования и уменьшая количество кода, необходимое для написания драйвера. В соответствии с концепцией WDM, драйверы могут быть бинарно совместимы. Так, например, драйвер для платформы x86, написанный для Windows 98, может подойти и к Windows Me, и к Windows 2000, и даже к Windows Vista. WDM-драйвера спроектированы для прямой совместимости, поэтому такой драйвер может быть запущен на более поздней версии Windows, чем та, для которой он был изначально написан. Но это также означает, что драйвер не сможет использовать новые возможности новой версии WDM-фреймворка. WDM-драйвера, главным образом, обратно не совместимы. Это означает, что нет никаких гарантий, что такой драйвер запустится на версии Windows, более старой, чем та, для которой он был написан. Например, Windows XP может использовать драйвер, написанный для Windows 2000, но этот драйвер не может использовать новые возможности, добавленные в Windows XP. Однако, драйвер, написанный для Windows XP, может работать в Windows 2000, а может и не работать.

WDM-драйверы взаимодействуют друг с другом через пакеты запроса ввода — вывода (IRPs).

Технология WDM была разработана для увеличения функциональности и облегчения написания драйверов для Windows. Хотя WDM в основном был разработан для бинарной совместимости и совместимости на уровне исходного кода между Windows 98 и Windows 2000, зачастую это не всегда ожидаемо и поэтому специфические драйвера разрабатываются для каждой операционной системы отдельно.

WDM драйвера предназначены в общем для расширения стандартных возможностей основного драйвера.