VS2013 WDK8.1驱动开发7（派遣函数）
本系列博客为学习《Windows驱动开发技术详解》一书的学习笔记。
前言
驱动程序的主要功能是负责处理I/O请求。用户模式下所有对驱动程序的I/O请求，全部由操作系统转化为一个叫做IRP的数据结构，不同的IRP数据会被“派遣”到不同的派遣函数中。
IRP与派遣函数
在前面介绍的HelloNTDriver和HelloWDM驱动程序中，我们会在DriverEntry里注册IRP的派遣函数。在HelloNTDriver中我们的DriverEntry内容如下：
/// @brief 驱动程序入口函数
/// @param[in] pDriverObject 从I/O管理器中传进来的驱动对象
/// @param[in] pRegPath 驱动程序在注册表中的路径
/// @return 初始化驱动状态
NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT pDriverObject, IN PUNICODE_STRING pRegPath)
{
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
KdPrint(("Enter DriverEntry\n"));
UNREFERENCED_PARAMETER(pRegPath);
// 注册驱动调用函数入口
// 这些函数不是由驱动程序本身负责调用, 而是由操作系统负责调用
pDriverObject->DriverUnload = HelloNTDriverUnload;
pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE] = HelloNTDriverDispatchRoutine;
pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE] = HelloNTDriverDispatchRoutine;
pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_WRITE] = HelloNTDriverDispatchRoutine;
pDriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_READ] = HelloNTDriverDispatchRoutine;
// 创建驱动设备对象
status = CreateDevice(pDriverObject);
KdPrint(("Leave DriverEntry\n"));
return status;
}
驱动对象pDriverObject中有个函数指针数组MajorFunction，每个元素都记录着一个函数的地址。通过设置这个数组，可以将IRP类型和派遣函数关联起来。示例中我们只设置了4个IRP的派遣函数，对于其他没有设置的IRP类型，系统默认这些IRP类型与_IopInvalidDeviceRequest函数关联。
IRP类型
示例中我们对4个类型的IRP（IRP_MJ_CREATE，IRP_MJ_CLOSE，IRP_MJ_WRITE，IRP_MJ_READ]）设置了派遣函数，它们分别由CreateFile，CloseHandle，WriteFile，ReadFile这4个I/O函数产生。还有很多IRP由系统创建，下表列出了IRP的类型，并对其产生的来源做了说明：
| IRP类型 | 来源
|:------------- |:-------------
| IRP_MJ_CREATE | 创建设备，CreateFile会产生此IRP
| IRP_MJ_CLOSE | 关闭设备，CloseHandle会产生此IRP
| IRP_MJ_CLEANUP | 清除工作，CloseHandle会产生此IRP
| IRP_MJ_DEVICE_CONTROL | DeviceIOControl函数会产生此IRP
| IRP_MJ_PNP | 即插即用消息，WDM驱动才支持此种IRP
| IRP_MJ_POWER | 在操作系统处理电源消息时，产生此IRP
| IRP_MJ_QUERY_INFORMATION | 获取文件长度，GetFileSize会产生此IRP
| IRP_MJ_READ | 读取设备内容，ReadFile会产生此IRP
| IRP_MJ_SET_INFORMATION | 设置文件位置，SetEndOfFile会产生此IRP
| IRP_MJ_SHUTDOWN | 关闭系统前会产生此IRP
| IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL | 系统内部产生的控制信息
| IRP_MJ_WRITE | 对设备进行WriteFile时产生此IRP
对IRP的简单处理
在HelloNTDriver中我们对IRP的简单处理函数如下：
/// @brief 对IRP进行处理
/// @param[in] pDriverObject
/// @param[in] pIrp
/// @return
NTSTATUS HelloNTDriverDispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDevObject, IN PIRP pIrp)
{
KdPrint(("Enter HelloNTDriverDispatchRoutine\n"));
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
UNREFERENCED_PARAMETER(pDevObject);
pIrp->IoStatus.Status = status;
pIrp->IoStatus.Information = 0;
IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
KdPrint(("Leave HelloNTDriverDispatchRoutine\n"));
return status;
}
我们设置了IRP的完成状态（pIrp->IoStatus.Status）为STATUS_SUCCESS，这样发起I/O请求的Win32API（如ReadFile）将会返回TRUE。如果设置IRP的完成状态为别的值（如STATUS_TIMEOUT ），那么Win32API将会返回False。这时我们可以使用GetLastError得到错误代码，得到的错误代码就是我们设置的IRP的状态值。
除了设置完成状态，我们还需要设置这个IRP操作了多少字节（pIrp->IoStatus.Information = 0）。如果是ReadFile产生的IRP，这个字节数代表从设备读了多少字节。
最后我们通过IoCompleteRequest将IRP请求结束。
I/O堆栈
在前面我们介绍过驱动的层次结构。不同的驱动对象会创建一个个设备对象，并将这些设备对象附加成一个垂直结构，这种结构被称为设备栈。IRP会被操作系统发送到设备栈的顶层，如果某层的设备对象的派遣函数结束了IRP的请求，则这次I/O请求结束。如果没有将IRP的请求结束，那么操作系统将IRP转发到设备栈的下一层处理。如下图所示：
因此一个IRP可能会被转发多次，为了记录IRP在每层设备中做的操作，IRP会有一个IO_STACK_LOCATION数组。数组的元素大于IRP穿越过的设备数。每个IO_STACK_LOCATION元素记录着对应设备中做的操作。对于本层设备对于的IO_STACK_LOCATION，可以通过IoGetCurrentIrpStackLocation函数得到，IO_STACK_LOCATION中会记录IRP的类型，我们修改我们的IRP派遣函数，让它打印当前的IRP类型：
/// @brief 对IRP进行处理
/// @param[in] pDriverObject
/// @param[in] pIrp
/// @return
NTSTATUS HelloNTDriverDispatchRoutine(IN PDEVICE_OBJECT pDevObject, IN PIRP pIrp)
{
static char* s_IRPName[] =
{
"IRP_MJ_CREATE ",
"IRP_MJ_CREATE_NAMED_PIPE ",
"IRP_MJ_CLOSE ",
"IRP_MJ_READ ",
"IRP_MJ_WRITE ",
"IRP_MJ_QUERY_INFORMATION ",
"IRP_MJ_SET_INFORMATION ",
"IRP_MJ_QUERY_EA ",
"IRP_MJ_SET_EA ",
"IRP_MJ_FLUSH_BUFFERS ",
"IRP_MJ_QUERY_VOLUME_INFORMAT",
"IRP_MJ_SET_VOLUME_INFORMATIO",
"IRP_MJ_DIRECTORY_CONTROL ",
"IRP_MJ_FILE_SYSTEM_CONTROL ",
"IRP_MJ_DEVICE_CONTROL ",
"IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTR",
"IRP_MJ_SHUTDOWN ",
"IRP_MJ_LOCK_CONTROL ",
"IRP_MJ_CLEANUP ",
"IRP_MJ_CREATE_MAILSLOT ",
"IRP_MJ_QUERY_SECURITY ",
"IRP_MJ_SET_SECURITY ",
"IRP_MJ_POWER ",
"IRP_MJ_SYSTEM_CONTROL ",
"IRP_MJ_DEVICE_CHANGE ",
"IRP_MJ_QUERY_QUOTA ",
"IRP_MJ_SET_QUOTA ",
"IRP_MJ_PNP "
};
KdPrint(("Enter HelloNTDriverDispatchRoutine\n"));
NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
UNREFERENCED_PARAMETER(pDevObject);
PIO_STACK_LOCATION pStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(pIrp);
UCHAR irpType = pStack->MajorFunction;
KdPrint((s_IRPName[irpType]));
pIrp->IoStatus.Status = status;
pIrp->IoStatus.Information = 0;
IoCompleteRequest(pIrp, IO_NO_INCREMENT);
KdPrint(("Leave HelloNTDriverDispatchRoutine\n"));
return status;
}
如果我们完成一个Win32程序，对我们的设备对象进行打开和关闭动作，就会得到如下结果：
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