3.Внутреннее устройство Windows (гл. 8-11)

Диспетчер ввода-вывода создает объект «драйвер» при загрузке в систему соответствующего драйвера и вызывает его инициализирующую процедуру (например, DriverEntry), которая записывает в атрибуты объекта точки входа этого драйвера.

После загрузки драйвер может создавать объекты «устройство» для представления устройств или даже для формирования интерфейса драйвера (вызовом IoCreateDevice или IoCreateDeviceSecure). Однако большинство PnP-драйверов создают объекты «устройство» с помощью своих процедур добавления устройств, когда диспетчер PnP информирует их о присутствии управляемого ими устройства. C другой стороны, драйверы, не отвечающие спецификации Plug and Play, создают объекты «устройство» при вызове диспетчером ввода-вывода их инициализирующих процедур. Диспетчер ввода-вывода выгружает драйвер после удаления его последнего объекта «устройство», когда ссылок на устройство больше нет.

Создавая объект «устройство», драйвер может присвоить ему имя. Тогда этот объект помещается в пространство имен диспетчера объектов. Драйвер может определить имя этого объекта явно или позволить диспетчеру ввода-вывода сгенерировать его автоматически (о пространстве имен диспетчера объектов см. главу 3). По соглашению объекты «устройство» помещаются в каталог Device пространства имен, недоступный приложениям через Windows API.

ПРИМЕЧАНИЕ Некоторые драйверы размещают объекты «устройство» в каталогах, отличных от Device. Так, диспетчер томов Logical Disk Manager создает объекты «устройство», представляющие разделы жесткого диска, в каталоге DeviceHarddiskDmVolumes (подробнее на эту тему см. главу 10).

Чтобы сделать объект «устройство» доступным для приложений, драйвер должен создать в каталоге Global?? (или в каталоге ?? в Windows 2000) символьную ссылку на имя этого объекта в каталоге Device. Драйверы, не поддерживающие Plug and Play, и драйверы файловой системы обычно создают символьную ссылку с общеизвестным именем (скажем, DeviceHardware2). Поскольку общеизвестные имена не срабатывают в средах с динамически меняющимся составом оборудования, PnP-драйверы предоставляют один или несколько интерфейсов через функцию IoRegisterDeviceInterface, передавая ей GUID, определяющий тип предоставляемой функциональности. GUID являются 128-битными числами, которые можно генерировать с помощью утилиты Guidgen, входящей в состав DDK и Platform SDK. Диапазон чисел, который может быть представлен 128 битами, гарантирует, что каждый GUID, созданный этой утилитой, всегда будет глобально уникальным.

IoRegisterDeviceInterface определяет символьную ссылку, сопоставляемую с экземпляром объекта «устройство». Однако, прежде чем диспетчер ввода-вывода действительно создаст ссылку, драйвер должен вызвать функцию IoSetDeviceInterfaceState, чтобы разрешить использование интерфейса этого устройства. Обычно драйвер делает это, когда диспетчер PnP посылает ему команду start-device для запуска устройства.

Приложение, которому нужно открыть объект «устройство», представленный GUID-идентификатором, может вызывать PnP-функции настройки, например SetupDiEnumDeviceInterfaces для перечисления интерфейсов, доступных по конкретному GUID, и получения имен символьных ссылок, с помощью которых может быть открыт объект «устройство». Чтобы получить дополнительную информацию (например, автоматически сгенерированное имя устройства), приложение вызывает функцию SetupDiGetDeviceInterface-Detail для всех устройств, перечисленных SetupDiEnumDeviceInterfaces. Получив от SetupDiGetDeviceInterfaceDetail имя устройства, приложение обращается к Windows-функции CreateFile, чтобы открыть устройство и получить его описатель.

ЭКСПЕРИМЕНТ: просмотр каталога Device

Для просмотра имен устройств в каталоге Device пространства имен диспетчера объектов можно использовать утилиту Winobj (wwwsysin ternals.com) или команду !object отладчика ядра. Ниже показан пример символьной ссыпки, созданной диспетчером ввода- вывода и указывающей на объект «устройство» с автоматически сгенерированным именем.

Команда !object отладчика ядра для каталога Device выводит следующую информацию.

При выполнении команды !object с указанием объекта-каталога диспетчера объектов отладчик ядра записывает дамп содержимого каталога в соответствии с его внутренней организацией в диспетчере объектов. Для ускорения поиска каталог хранит объекты в хэш-таблице, основанной на хэше имен объектов, поэтому команда !object перечисляет объекты так, как они хранятся в каждой корзине (bucket) хэш-таблицы каталога.

Как видно на рис. 9-6, объект «устройство» ссыпается на свой объект «драйвер», благодаря чему диспетчер ввода-вывода знает, из какого драйвера нужно вызвать процедуру при получении запроса ввода-вывода. C помощью объекта «устройство» он находит объект «драйвер», который представляет драйвер, обслуживающий устройство. После этого он обращается к объекту «драйвер», используя номер функции из исходного запроса; каждый номер функции соответствует точке входа драйвера (номера функций на рис. 9-6 подробнее описываются в разделе «Блок стека IRP» далее в этой главе).

C объектом «драйвер» нередко сопоставляется несколько объектов «устройство». Список объектов «устройство» представляет физические и логические устройства, управляемые драйвером. Так, для каждого раздела жесткого диска имеется отдельный объект «устройство» с информацией, специфичной для данного раздела. Ho для обращения ко всем разделам используется один и тот же драйвер жесткого диска. При выгрузке драйвера из системы диспетчер ввода-вывода с помощью очереди объектов «устройство» определяет устройства, на которые повлияет удаление драйвера.

ЭКСПЕРИМЕНТ: исследуем объекты «драйвер» и «устройство»

Эти объекты можно исследовать с помощью команд !drvobj и ! devobj отладчика ядра. Следующий пример относится к объекту «драйвер» для драйверов класса «клавиатура». У этого объекта имеется единственный объект «устройство».

Заметьте, что команда !devobj заодно сообщает адреса и имена любых объектов «устройство», поверх которых размещен просматриваемый вами объект (строка AttachedTo), а также объектов «устройство», размещенных над указанным объектом (строка AttachedDevice).

Использование объектов для регистрации информации о драйверах означает, что диспетчеру ввода- вывода не нужно знать никаких деталей реализации драйверов. Он просто находит драйвер по указателю, тем самым позволяя легко загружать новые драйверы и обеспечивая их переносимость. Кроме того, представление устройств и драйверов разными объектами упрощает подсистеме ввода-вывода закрепление драйверов за дополнительными устройствами, которые появляются при изменении конфигурации системы.

Открытие устройств

Объекты «файл» являются структурами режима ядра, которые точно соответствуют определению объектов в Windows: это системные ресурсы, доступные для совместного использования двум или