VS2013 WDK8.1驱动开发6（内存管理）

发表于: 2017年4月12日阅读: 7701

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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

编写Windows驱动，需要了解Windows如何管理和使用内存。我们只讨论32位平台下Windows操作系统的相关知识。

物理内存

32位CPU的寻址能力为4GB个字节，用户最多可以使用4GB的真实的物理内存。除了主存（内存）之外，PC中的很多设备都提供了自己的设备内存，如显卡就会提供自己的显存，这部分内存会映射到PC的物理内存上，也就是读写这段物理内存地址，其实就是在读写显存。广义上的说物理内存包括主存和设备内存。

虚拟内存

操作系统和硬件为使用者提供虚拟内存。Windows的所有程序（包括Ring0层）可以操作的都是虚拟内存。对虚拟内存的操作最终变为对真实物理内存的操作。每个进程都有一个4GB的虚拟内存地址空间，虚拟内存被分为一个个页，每个页4KB。虚拟内存的有些页面会对应到物理内存，有些页面会被映射到磁盘上的文件。设计虚拟内存的原因：

增加了内存的大小。不管PC是否有足够的4GB的物理内存，操作系统总会有4GB的虚拟内存。
不同进程的虚拟内存互不干扰。。

用户模式地址和内核模式地址

虚拟地址在0~0X7FFFFFFF范围内，被称为用户模式地址。0X80000000~0XFFFFFFFF范围内的虚拟地址，被称为内核模式地址。Windows规定用户态（Ring3层）的程序只能访问用户模式地址，运行在核心态（Ring0层）的程序，可以访问整个4GB的虚拟内存。Windows的核心代码和Windows的驱动程序都加载在内核地址空间中。所有进程共享一个内核地址空间。

驱动程序和进程的关系

驱动程序被加载在内核地址空间中，Windows驱动程序里的不同例程运行在不同的进程中。DriverEntry和AddDevice例程运行在系统进程中。IRP_MJ_READ和IRP_MJ_WRITE的派遣函数运行于应用程序的上下文中。我们在驱动程序中可以添加如下函数，该函数可以打印当前进程的进程名：

    /// @brief PsGetProcessImageFileName可以获得进程名，微软没有归档，但导出了，声明一下就可以使用
    /// @param[in] pEProcess 进程指针
    /// @return 进程名
    NTKERNELAPI UCHAR* PsGetProcessImageFileName(__in PEPROCESS pEProcess);


    /// @brief 显示当前进程名称
    void DisplayProcessName()
    {
        PEPROCESS pEProcess = PsGetCurrentProcess();

        PTSTR processName = PsGetProcessImageFileName(pEProcess);
        KdPrint(("Process Name: %s\n", processName));
    }

我们在NT驱动程序的DriverEntry、IRP_MJ_CREATE和IRP_MJ_CLOSE的派遣例程中使用该函数。

要观察到IRP_MJ_CREATE和IRP_MJ_CLOSE的派遣例程的运行，我们还需要创建一个Win32程序（chapter05-win32.exe）来打开我们创建的设备对象：

    #include <cstdio>

    #include <Windows.h>

    int main()
    {
        // 触发IRP_MJ_CREATE
        HANDLE hDevice = CreateFileA(
            "\\\\.\\HelloNTDriver1", 
            GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 
            0, 
            NULL, 
            OPEN_EXISTING, 
            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 
            NULL);
        if (INVALID_HANDLE_VALUE == hDevice ||
            NULL == hDevice)
        {
            printf("Open Fail\n");
        }

        if (INVALID_HANDLE_VALUE != hDevice &&
            NULL != hDevice)
        {
            // 触发IRP_MJ_CLEANUP, IRP_MJ_CLOSE
            CloseHandle(hDevice);
            hDevice = NULL;
        }


        system("pause");
        return 0;
    }