9、Windows驱动开发技术详解笔记(5) 基本语法回顾
5、在驱动中获取系统时间
1）获取启动毫秒数
在ring3 我们可以通过一个GetTickCount 函数来获得自系统启动开始的毫秒数，在ring0也有一个与之对应的KeQueryTickCount 函数。不幸的是，这个函数并不能直接返回毫秒数，它返回的是“滴答”数，而一个时钟“滴答”到底是多久，这在不同的系统中可能是不同的，因此我们还需要另外一个函数的辅助，即KeQueryTimeIncrement 函数。KeQueryTimeIncrement 函数可以返回一个“滴答”表示多少个100 纳秒，注意这里的单位是100 纳秒。
2）获取系统时间
在ring3 获取系统时间是非常简单的，我们直接使用GetLocalTime 就可以通过一个系统时间结构体SYSTEMTIME 来返回当前时间。到了ring0我们可以使用KeQuerySystemTime来获得当前时间，但它其实是一个格林威治时间，与ring3得到的LocalTime 不同，因此我们还需要使用ExSystemTimeToLocalTime
函数将这个格林威治时间转换成当地时间。事情到这里还没有结束，现在我们获得的当地时间不是一个容易阅读的格式，因此我们还要使用RltTimeToTimeFieldh 函数将其转换成容易阅读的格式。
3）两个小例程
代码
1
/*
***********************************************************************
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* 函数名称:MyGetTickCount
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* 功能描述:获取tick数目
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* 参数列表:
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* 返回 值:返回状态
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************************************************************************
*/
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VOID
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MyGetTickCount()
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{
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LARGE_INTEGER tick_count;
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ULONG inc;
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inc
=
KeQueryTimeIncrement();
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KeQueryTickCount(
&
tick_count);
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//
因为1 毫秒等于1000000 纳秒，而inc 的单位是100 纳秒
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//
所以除以10000 即得到当前毫秒数
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tick_count.QuadPart
*=
inc;
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tick_count.QuadPart
/=
10000
;
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KdPrint((
"
[Test] TickCount : %d
"
, tick_count.QuadPart));
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}
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/*
***********************************************************************
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41
* 函数名称:MyGetCurrentTime
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* 功能描述:获取当前系统时间
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* 参数列表:
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47
* 返回 值:返回状态
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************************************************************************
*/
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VOID
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MyGetCurrentTime()
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{
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LARGE_INTEGER CurrentTime;
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LARGE_INTEGER LocalTime;
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TIME_FIELDS TimeFiled;
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static
WCHAR Time_String[
32
]
=
{
0
};
64
65
//
这里得到的其实是格林威治时间
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KeQuerySystemTime(
&
CurrentTime);
68
69
//
转换成本地时间
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ExSystemTimeToLocalTime(
&
CurrentTime,
&
LocalTime);
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//
把时间转换为容易理解的形式
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RtlTimeToTimeFields(
&
LocalTime,
&
TimeFiled);
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KdPrint((
"
[Test] NowTime : %4d-%2d-%2d %2d:%2d:%2d
"
,
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TimeFiled.Year, TimeFiled.Month, TimeFiled.Day,
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TimeFiled.Hour, TimeFiled.Minute, TimeFiled.Second));
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83
}
4）定时器
使用定时器
KeSetTimer()
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ff553286%28VS.85%29.aspx
这个函数的原型如下：
BOOLEAN
KeSetTimer(
IN PKTIMER Timer, // 定时器
IN LARGE_INTEGER DueTime, // 延后执行的时间
IN PKDPC Dpc OPTIONAL // 要执行的回调函数结构
);
这是因为需要提供一个回调函数。初始化Dpc的函数原型如下：
VOID
KeInitializeDpc(
IN PRKDPC Dpc,
IN PKDEFERRED_ROUTINE DeferredRoutine,
IN PVOID DeferredContext
);
这是一个“延时执行”的过程。每次执行了后，下次就不会再被调用了。如果想要定时反复执行，就必须在每次CustomDpc（DeferredRoutine）函数被调用的时候，再次调用KeSetTimer，来保证下次还可以执行。
注意的是，CustomDpc将运行在APC中断级。因此并不是所有的事情都可以做（在调用任何内核系统函数的时候，请注意WDK说明文档中标明的中断级要求。）因此要完全实现定时器的功能，需要自己封装一些东西。下面的结构封装了全部需要的信息：
// 内部时钟结构
typedef struct MY_TIMER_
{
KDPC dpc;
KTIMER timer;
PKDEFERRED_ROUTINE func;
PVOID private_context;
} MY_TIMER,*PMY_TIMER;
代码
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//
初始化这个结构：
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void
MyTimerInit(PMY_TIMER timer, PKDEFERRED_ROUTINE func)
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{
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//
请注意，我把回调函数的上下文参数设置为timer,为什么要
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//
这样做呢？
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KeInitializeDpc(
&
timer
->
dpc,sf_my_dpc_routine,timer);
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timer
->
func
=
func;
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KeInitializeTimer(
&
timer
->
timer);
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return
(wd_timer_h)timer;
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}
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//
让这个结构中的回调函数在n毫秒之后开始运行：
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BOOLEAN MyTimerSet(PMY_TIMER timer,ULONG msec,PVOID context)
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{
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LARGE_INTEGER due;
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//
注意时间单位的转换。这里msec是毫秒。
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due.QuadPart
=
-
10000
*
msec;
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//
用户私有上下文。
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timer
->
private_context
=
context;
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return
KeSetTimer(
&
timer
->
timer,due,
&
mytimer
->
dpc);
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};
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//
停止执行
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VOID MyTimerDestroy(PMY_TIMER timer)
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{
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KeCancelTimer(
&
mytimer
->
timer);
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};
使用结构PMY_TIMER已经比结合使用KDPC和KTIMER简便许多。但是还是有一些要注意的地方。真正的OnTimer回调函数中，要获得上下文，必须要从timer->private_context中获得。此外，OnTimer中还有必要再次调用MyTimerSet()，来保证下次依然得到执行。
VOID
MyOnTimer (
IN struct _KDPC *Dpc,
IN PVOID DeferredContext,
IN PVOID SystemArgument1,
IN PVOID SystemArgument2
)
{
// 这里传入的上下文是timer结构，用来下次再启动延时调用
PMY_TIMER timer = (PMY_TIMER)DeferredContext;
// 获得用户上下文
PVOID my_context = timer->private_context;
// 在这里做OnTimer中要做的事情
……
// 再次调用。这里假设每1秒执行一次
MyTimerSet(timer,1000,my_context);
};
6、在驱动中创建内核线程
1）创建
在ring3 我们可以使用CreateThread这个Win32 API 创建线程，在ring0也有与之对应的内核函数PsCreateSystemThread。
这个函数与CreateThread的使用很相似，它可以通过第一个参数返回线程的句柄，最后两个参数分别指定线程函数的地址和参数，在ring3我们就是这么做的。
我们使用CreateThread创建的线程只属于当前进程（不过CreateRemoteThread函数可以在指定进程中创建线程），而PsCreateSystemThread 函数默认情况下创建的却是一个系统进程，它属于进程名为“system”，PID=4的这个进程。不过PsCreateSystemThread也是可以创建用户线程的，这取决于它的第四个参数ProcessHandle，如果它为空，则创建的即系统线程；如果它是一个进程句柄，则创建的就是属于该指定进程的用户线程。
线程函数是一个非常重要的部分，它决定了该线程具有什么样的功能。线程函数必须按照如下规范声明：
VOID ThreadProc(IN PVOID context);
这个VOID指针参数通过强制转换可以达到很多特殊效果，给予了我们很大的自由度。我们还需要注意的一点，在内核里创建的线程必须自己调用PsTerminateSystemThread 来结束自身，它不能像ring3 的线程那样可以在执行完毕后自动结束。
NTSTATUS
PsCreateSystemThread(
OUT PHANDLE ThreadHandle,
IN ULONG DesiredAccess,
IN POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes OPTIONAL,
IN HANDLE ProcessHandle OPTIONAL,
OUT PCLIENT_ID ClientId OPTIONAL,
IN PKSTART_ROUTINE StartRoutine,
IN PVOID StartContext);
这个函数的参数也很多。经验如下：ThreadHandle用来返回句柄。放入一个句柄指针即可。DesiredAccess总是填写0。后面三个参数都填写NULL。最后的两个参数一个用于改线程启动的时候执行的函数。一个用于传入该函数的参数。
2）线程同步
虽然多线程并不是真正的并发运行，但由于CPU分配的时间片很短，看起来它们就像是并发运行的一样。
此前我们曾经介绍过自旋锁，它就是一种典型的同步方案，不过在线程同步的时候通常不使用它，而是使用事件通知，此外还有类似ring3的临界区、信号灯等方法。
下面我们介绍使用KEVENT事件对象进行同步的方法。
在使用KEVENT 事件对象前，需要首先调用内核函数KeInitialize Event 对其初始化，这
个函数的原型如下所示：
VOID
KeInitializeEvent(
IN PRKEVENT Event,
IN EVENT_TYPE Type,
IN BOOLEAN State);
第一个参数Event 是初始化事件对象的指针；第二个参数Type表明事件的类型。事件分两种类型：一类是“通知事件”，对应参数为NotificationEvent，另一类是“同步事件”，对应参数为SynchronizationEvent；第三个参数State 如果为TRUE，则事件对象的初始化状态为激发状态，否则为未激发状态。
如果创建的事件对象是“通知事件”，当事件对象变为激发态时，需要我们手动将其改回未激发态。如果创建的事件对象是“同步事件”，当事件对象为激发态时，如果遇到相应的KeWaitForXXXX 等内核函数，事件对象会自动变回到未激发态。设置事件的函数是KeSetEvent，可通过该函数修改事件对象的状态。
3)一个例子
代码
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KEVENT kEvent;
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VOID
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CreateThreadTest()
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{
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HANDLE hThread;
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NTSTATUS status;
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UNICODE_STRING ustrTest;
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//
初始化
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KeInitializeEvent(
&
kEvent, SynchronizationEvent, TRUE);
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RtlInitUnicodeString(
&
ustrTest, L
"
This is a string for test!
"
);
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//
创建系统线程
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status
=
PsCreateSystemThread(
&
hThread,
0
, NULL, NULL, NULL, MyThreadFunc,
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(PVOID)(
&
ustrTest));
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if
(
!
NT_SUCCESS(status))
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{
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KdPrint((
"
[Test] CreateThread Test Failed!
"
));
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}
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ZwClose(hThread);
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//
等待事件
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KeWaitForSingleObject(
&
kEvent, Executive, KernelMode, FALSE,
0
);
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}
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43
//
线程函数
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VOID
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MyThreadFunc( IN PVOID context )
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{
50
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PUNICODE_STRING str
=
(PUNICODE_STRING)context;
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KdPrint((
"
[Test] %d : %wZ
"
, (
int
)PsGetCurrentProcessId(), str));
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//
设置事件对象
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KeSetEvent(
&
kEvent,
0
, FALSE);
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//
结束线程
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PsTerminateSystemThread(STATUS_SUCCESS);
62
63
}
参考
【1】Windows 驱动开发技术详解
【2】http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ff565757%28VS.85%29.aspx
【3】Windows驱动学习笔记，灰狐