驱动程序实验报告操作系统课程设计报告.docx

操作系统课程设计报告 班级： 计科 姓名： 学号： 老师： 时间：2012年X月X日 一、设计目的 操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。 了解文件系统及文件系统驱动程序的一般原理。 学习开发文件系统驱动程序的开发环境，了解其与DDK（Device Drivers Kit，设备驱动程序开发包）的关系。 掌握虚拟磁盘技术，能够编译生成相应的驱动程序并在系统中安装实现。 进一步掌握Windows 7/XP系统中驱动程序的一般结构。 二、设计内容 设备驱动程序设计, 要求如下： 设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序； 设备类型可以是字符设备、块设备或者网络设备； 设备可以是虚拟的也可以是实际设备； 编写测试应用程序，测试对该设备的读写等操作。 三、设计步骤 1、Windows驱动程序开发基本原理 WDM是“Windows驱动程序模型”的简称，即“Windows Driver Model”。实际上它是一系列集成在操作系统之中的常规系统服务集，用于简化硬件驱动程序的编写，并保证它们在Windows 98/Me/2000中的二进制兼容，WDM（Windows Driver Model）模型是从WinNT3.51和WinNT4的内核模式设备驱动程序发展而来的。WDM主要的变化是增加了对即插即用、电源管理、Windows Management Interface(WMI)、设备接口的支持。WDM模型的主要目标，是实现能够跨平台使用、更安全、更灵活、编制更简单的Windows设备驱动程序。WDM采用了“基于对象”的技术，建立了一个分层的驱动程序结构。WDM首先在Windows98中实现，在Windows2000中得到了进一步的完善，并在后续开发的Windows操作系统中都将存在，比如Windows Me和Windows XP。微软在通过WDM模型的引入，希望减轻设备驱动程序的开发难度和周期，逐渐规范设备驱动程序的开发，应该说，WDM将成为以后设备驱动程序的主流。 下面更深入地介绍一下，WIN32API是如何一步步对设备驱动程序进行读写操作的。如图： 应用程序 应用程序 Win32子系统 设备驱动 硬件抽象层 硬件 IO管理器 用户模式 内核模式 Win32API调用 系统服务接口 传递IRP给驱动程序派遣函数 HAL调用 平台相关操作 图1－1 Windows组件模型 这里以CreateFile API为例，其他操作设备的API类似。首先应用程序调用CreateFile API，这个API是由Win32子系统的三大模块中的Kernel32.dll实现的。CreateFile函数会调用Ntdll.dll中的NtCreateFile函数，其中NtCreateFile是未文档化的函数。 NtCreateFile的作用是穿越用户模式的边界，进入到内核模式，这个步骤是通过软中断实现的。进入到内核模式后，会调用系统的服务函数，这里会调用同名的系统服务NtCreateFile。 NtCreateFile系统函数调用通过I/O管理器，创建IRP并传输到设备的驱动程序中。IRP即输入输出请求包，是驱动程序开发中重要的数据结构。驱动程序的运行，完全是靠IRP驱动的。驱动程序根据IRP进行相应的操作。这些操作一般是对设备的直接操作。 2、设计分析 设备对象都是通过文件文件来调用的，即用户得到关于设备或者文件等的文件对象的指针，通过这个指针访问文件或设备时，系统会自动访问到相应的设备，所以在虚拟磁盘设备时，必须为其指定相应的文件，即通过mount命令，否则任何操作都将无法进行。文件对象是用户态程序可以访问文件、设备、目录和卷等的实例，用户程序通过文件指针访问这些设备，而得到这些文件指针的操作，就是调用系统功能创建文件的过程。 定义设备驱动程序的入口函数，在这个函数中需要完成两件事，通过查询注册表信息来得到可以建立的这杯对象个数，接着向I/O管理器注册四个分发例程，来完成用户对设备的各种请求，并将它们打成IRP包，传入内核，因为部分IRP（I/O请求包）所包含的对虚拟磁盘的请求需要考虑异步情况下的同步问题，给设备启动一个设备工作线。 在处理IRP的相应分发例程结束部分完成三项工作 1)利用IoMarkIrpPending函数通知I/O管理器本分发例程返回状态值STATUS_PENDING表示该IRP还有后续