Windows 驱动开发 新手入门（一）

article/2025/10/13 1:59:21

Windows 驱动开发 新手入门（一）

  • 引言
  • 驱动介绍
    • Win10 WDK
  • 建立一个驱动项目
    • 建立MyDriver.cpp
    • 理论知识
      • 驱动入口
      • 派遣函数 MajorFunction
      • Device和SymbolicLink
      • DeviceExtension
      • IRP

引言

首先祝朋友们新年快乐，然后呢，因为无聊，写2篇文章打发时间，而且太久没弄过windows的东西了，算是回顾了，本文是对Windows下的驱动开发有一个简单的介绍，我尽可能写的小白文一些，因为大多数的驱动开发书籍对新手来说还是过于难理解。

本篇文章通过WDM进行介绍，具体NT式驱动例子看这：
Windows 驱动开发 新手入门（二）

本系列所有文章
Windows 驱动开发 新手入门（三）
Windows 驱动开发 新手入门（四）

驱动介绍

在介绍驱动开发之前，先了解一下基础知识，驱动是什么的？

驱动这个词是由Driver直译的，这和平常开发中的测试驱动开发(TDD)中的驱动并不是一个意思。
驱动是在内核下工作的，如果你了解过Windows的一些内核对象(如Event Mutex等)，你也许会认为在Windows中用户层也可以随意获取到内核对象。实际上虽然我们在用户层可以获取到，但这只是通过微软公开的API获取的。

驱动(Driver)我们可以理解为系统和硬件交互用的，我们不需要知道底层硬件是什么样子的，我们不需要为每个硬件单独写一份代码，因为我们可以通过系统去和硬件交互，使用系统提供的API来和硬件交互，这些操作都是在系统内核中完成的。它是一套在Windows中的标准，我们不用关心硬件底层是如何实现的，这就像是DLL是用户层模块，驱动就是内核层模块。

设备(Device)，可以是关联的物理设备，也可以是我们在驱动中创建的虚拟设备，应用层(通过Symbolic Link找到Device)向Device发送IRP(I/O Request Packet) IO请求包,此时我们的驱动就可以处理这些请求。我们为了拥有更高的权限，一般会创建一个虚拟设备，仅仅只是为了让代码在内核中工作。

符号链接(Symbolic Link)，Windows中可以通过mklink直接创建符号链接，它的作用你可以理解为Linux中的软连接，同样我们也可以通过代码创建一个符号链接，只是它指向的是一个Device，应用层通过符号链接找到设备，此时通过IRP就可以和驱动进行交互了。

Win10 WDK

Windows Driver Kit 用于开发、测试和部署 Windows 驱动程序(官网原话)

由于我的电脑在去年中旬做过一次系统，所以索性装了VS2019，所以请挑选对应版本的WDK进行安装。
Windows 10 版本 2004 VS 2019 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/download-the-wdk

其他版本 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/drivers/other-wdk-downloads

建立一个驱动项目

在安装完WDK后，新建项目选择Driver你会看见如下这些类型，VS2019中无法快速建立一个NT式驱动。
1
所以我们选择WDM驱动，我想先从WDM驱动介绍开始
在这里插入图片描述

可以清楚的看见只有一个inf文件，这个文件是之后驱动安装的文件，我们先跳过。
1

建立MyDriver.cpp

在Source Files目录建立MyDriver.cpp，并且将下面的代码拷贝进去，不要急，代码我会挑出关键部分单讲，并且我尽可能写了每行代码的注释。

//由于我们建立的是CPP文件，所以引入头文件和入口函数需要extern "C"
extern "C" {
#include <wdm.h>
}#define DEVICE_NAME L"\\Device\\MyWdmDevice" //定义设备名称
#define LINK_NAME L"\\??\\MyWdmLink" //定义符号链接
NTSTATUS DriverAddDevice(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PDEVICE_OBJECT pPhysicalDeviceObject);
NTSTATUS DispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObj, IN PIRP pIrp);
NTSTATUS WDMPNP(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObj, IN PIRP pIrp);
void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObj);extern "C" NTSTATUS DriverEntry(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PUNICODE_STRING pRegistryString)
{UNREFERENCED_PARAMETER(pRegistryString); //不用将编译警告等级设为3，不使用 就Unreferenced即可DbgPrint("驱动被加载\n");//这里和nt驱动的区别是，我们不要去直接给MajorFunction 派遣 IRP_MJ_CREATE之类的//这里我们需要用到扩展//在WDM驱动程序中DriverEntry不再负责创建设备，而是交由AddDevice例程去创建设备。pDriverObj->DriverExtension->AddDevice = DriverAddDevice;pDriverObj->DriverUnload = DriverUnload; //这里不是真实的卸载//IRP全部派遣到DisPatchRoutinefor (int i = 0; i < IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION; i++){pDriverObj->MajorFunction[i] = DispatchRoutine;}//重写PNP派遣pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_PNP] = WDMPNP; //即插即用服务return STATUS_SUCCESS;
}typedef struct _DEVICE_EXTENSION
{PDEVICE_OBJECT PDeviceObject; ///< 设备对象PDEVICE_OBJECT PNextStackDevice; ///< 下层设备对象指针UNICODE_STRING DeviceName; ///< 设备名称UNICODE_STRING SymLinkName; ///< 符号链接名}DEVICE_EXTENSION, * PDEVICE_EXTENSION;NTSTATUS DriverAddDevice(PDRIVER_OBJECT pDriverObj, PDEVICE_OBJECT pPhysicalDeviceObject)
{DbgPrint("AddDevice\n");NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;UNICODE_STRING deviceName;UNICODE_STRING linkName;PDEVICE_OBJECT pDeviceObj = NULL; //创建设备对象PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt = NULL; //设备扩展对象RtlInitUnicodeString(&deviceName, DEVICE_NAME); //初始化Unicode字符串 设备名称RtlInitUnicodeString(&linkName, LINK_NAME);//初始化Unicode字符串 符号链接名称//创建设备status = IoCreateDevice(pDriverObj, sizeof(PDEVICE_EXTENSION), &deviceName, FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0, FALSE, &pDeviceObj); if (!NT_SUCCESS(status)){return status;}//让扩展对象指向刚刚创建的设备的扩展pDeviceExt = (PDEVICE_EXTENSION)(pDeviceObj->DeviceExtension);pDeviceExt->PDeviceObject = pDeviceObj;pDeviceExt->DeviceName = deviceName;pDeviceExt->SymLinkName = linkName;// 将设备对象挂接在设备堆栈上pDeviceExt->PNextStackDevice = IoAttachDeviceToDeviceStack(pDeviceObj, pPhysicalDeviceObject);//创建符号链接status = IoCreateSymbolicLink(&linkName, &deviceName);if (!NT_SUCCESS(status)){IoDeleteSymbolicLink(&pDeviceExt->SymLinkName);status = IoCreateSymbolicLink(&linkName, &deviceName);if (!NT_SUCCESS(status)){return status;}}pDeviceObj->Flags |= DO_BUFFERED_IO | DO_POWER_PAGABLE;pDeviceObj->Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING;DbgPrint("Leave AddDevice\n");return status;
}/// @brief 对默认IPR进行处理
NTSTATUS DispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObject, IN PIRP pIrp)
{UNREFERENCED_PARAMETER(pDeviceObject);DbgPrint("Enter WDMDispatchRoutine\n");NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;pIrp->IoStatus.Status = status;pIrp->IoStatus.Information = 0;IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);DbgPrint("Leave WDMDriverDispatchRoutine\n");return status;
}/// @brief PNP移除设备处理函数
/// @param[in] pDeviceExt 设备扩展对象
/// @param[in] pIrp 请求包
/// @return 状态
NTSTATUS PnpRemoveDevice(PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt, PIRP pIrp)
{KdPrint(("Enter HandleRemoveDevice\n"));pIrp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;// 略过当前堆栈IoSkipCurrentIrpStackLocation(pIrp);// 用下层堆栈的驱动设备处理此IRPNTSTATUS status = IoCallDriver(pDeviceExt->PNextStackDevice, pIrp);// 删除符号链接IoDeleteSymbolicLink(&pDeviceExt->SymLinkName);//调用IoDetachDevice()把设备对象从设备栈中脱开：  if (pDeviceExt->PNextStackDevice != NULL)IoDetachDevice(pDeviceExt->PNextStackDevice);//删除设备对象：  IoDeleteDevice(pDeviceExt->PDeviceObject);DbgPrint("Leave HandleRemoveDevice\n");return status;
}NTSTATUS WDMPNP(IN PDEVICE_OBJECT pDeviceObj, IN PIRP pIrp)
{PDEVICE_EXTENSION pDeviceExt = (PDEVICE_EXTENSION)pDeviceObj->DeviceExtension;PIO_STACK_LOCATION pStackLoc = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);unsigned long func = pStackLoc->MinorFunction;DbgPrint("PNP Request (%u)\n", func);NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;switch (func){case IRP_MN_REMOVE_DEVICE:status = PnpRemoveDevice(pDeviceExt, pIrp);break;default:// 略过当前堆栈IoSkipCurrentIrpStackLocation(pIrp);// 用下层堆栈的驱动设备处理此IRPstatus = IoCallDriver(pDeviceExt->PNextStackDevice, pIrp);break;}DbgPrint("Leave HelloWDMPnp\n");return status;
}/// @brief 驱动程序卸载操作
void DriverUnload(PDRIVER_OBJECT pDriverObj)
{UNREFERENCED_PARAMETER(pDriverObj);DbgPrint("Enter WDMUnload\n");DbgPrint("Leave WDMUnload\n");
}

理论知识

驱动入口

在之前写程序时，程序入口函数为main，参数有argc和argv代表着命令行的参数个数及对应的字符串指针，驱动也有入口函数为DriverEntry，其返回类型为NTSTATUS。

函数的第一个参数pDriverObj是刚被初始化的驱动对象指针，
函数的第二个参数pRegistryString是驱动在注册表中的键值。

DriverUnload是驱动卸载的回调，如果我们不设置DriverUnload，那么此时我们将无法正常的卸载驱动，系统这么做的原因是为了保证系统的稳定性。
比如我们在DriverEntry中添加了某些系统回调，此时我们没有DriverUnload，因此系统不知道什么时候该移除这些回调，如果暴力移除驱动，此时系统回调会出问题，系统回调表中存在了一个被移除掉的驱动的回调，当调用时系统蓝屏 。

派遣函数 MajorFunction

我们在驱动入口函数中看到了pDriverObj->MajorFunction数组，其作用是针对每一个的事件都有与之对应的回调函数。

因为WDM驱动不在DriverEntry入口中去创建设备和对应的符号链接，而是移到了DriverAddDevice函数中，所以pDriverObj->MajorFunction中我们并没有单独指定pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]和pDriverObj->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]，而是将所有的派遣函数指向一个通用的回调函数DispatchRoutine。

Device和SymbolicLink

其中设备名称在代码中被我们宏定义为L"\\Device\\MyWdmDevice"，符号链接被我们定义为L"\\??\\MyWdmLink" 。

Device是用来和应用层通信的，应用层程序可以通过SymbolicLink找到对应的设备。

IoCreateDevice就是创建设备的函数

  • 第一个参数为驱动对象指针
  • 第二个参数为设备扩展结构(DeviceExtension)的大小
  • 第三个参数为设备名称，具体可以查看微软文档。

IoCreateSymbolicLink就是创建符号链接的函数

  • 第一个参数为符号链接名称
  • 第二个参数为设备名称

DeviceExtension

设备扩展结构，你可以将某些信息保存在扩展结构中，这样可以避免使用全局变量，应用层通信时，可以读取或写入的信息的结构，之后NT式驱动的例子中会用到。

IRP

在通用的派遣函数DispatchRoutine中，我们看到了一个参数pIrp，IRP的含义是 I/O Request Packet缩写，是在驱动中IO请求的结构体，其具体作用，我决定放在NT式驱动中细说。


http://chatgpt.dhexx.cn/article/PyvYZt16.shtml

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