C语言驱动开发之内核使用IO/DPC定时器详解

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本章将继续探索驱动开发中的基础部分，定时器在内核中同样很常用，在内核中定时器可以使用两种，即IO定时器，以及DPC定时器，一般来说IO定时器是DDK中提供的一种，该定时器可以为间隔为N秒做定时，但如果要实现毫秒级别间隔，微秒级别间隔，就需要用到DPC定时器，如果是秒级定时其两者基本上无任何差异，本章将简单介绍IO/DPC这两种定时器的使用技巧。

首先来看IO定时器是如何使用的，IO定时器在使用上需要调用IoInitializeTimer函数对定时器进行初始化，但需要注意的是此函数每个设备对象只能调用一次，当初始化完成后用户可调用IoStartTimer让这个定时器运行，相反的调用IoStopTimer则用于关闭定时。

// 初始化定时器
NTSTATUS IoInitializeTimer(
  [in]           PDEVICE_OBJECT         DeviceObject,  // 设备对象
  [in]           PIO_TIMER_ROUTINE      TimerRoutine,  // 回调例程
  [in, optional] __drv_aliasesMem PVOID Context        // 回调例程参数
);
// 启动定时器
VOID IoStartTimer(
  [in] PDEVICE_OBJECT DeviceObject             // 设备对象
);
// 关闭定时器
VOID IoStopTimer(
  [in] PDEVICE_OBJECT DeviceObject             // 设备对象
);

这里我们最关心的其实是IoInitializeTimer函数中的第二个参数TimerRoutine该参数用于传递一个自定义回调函数地址，其次由于定时器需要依附于一个设备，所以我们还需要调用IoCreateDevice创建一个新设备来让定时器线程使用，实现定时器代码如下所示。

// 署名权
// right to sign one's name on a piece of work
// PowerBy: LyShark
// Email: [email protected]

#include 
#include 
#include 

LONG count = 0;

// 自定义定时器函数
VOID MyTimerProcess( __in struct _DEVICE_OBJECT *DeviceObject, __in_opt PVOID Context)
{
	InterlockedIncrement(&count);
	DbgPrint("定时器计数 = %d", count);
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
	// 关闭定时器
	IoStopTimer(driver->DeviceObject);

	// 删除设备
	IoDeleteDevice(driver->DeviceObject);

	DbgPrint(("Uninstall Driver Is OK \n"));
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
	DbgPrint("hello lyshark \n");

	NTSTATUS status = STATUS_UNSUCCESSFUL;

	// 定义设备名以及定时器
	UNICODE_STRING dev_name = RTL_CONSTANT_STRING(L"");
	PDEVICE_OBJECT dev;
	status = IoCreateDevice(Driver, 0, &dev_name, FILE_DEVICE_UNKNOWN, FILE_DEVICE_SECURE_OPEN, FALSE, &dev);
	if (!NT_SUCCESS(status))
	{
		return STATUS_UNSUCCESSFUL;
	}
	else
	{
		// 初始化定时器并开启
		IoInitializeTimer(dev, MyTimerProcess, NULL);
		IoStartTimer(dev);
	}

	Driver->DriverUnload = UnDriver;
	return STATUS_SUCCESS;
}

编译并运行这段代码，那么系统会每隔1秒执行一次MyTimerProcess这个自定义函数。

那么如何让其每隔三秒执行一次呢，其实很简单，通过InterlockedDecrement函数实现递减（每次调用递减1）当计数器变为0时InterlockedCompareExchange会让其继续变为3，以此循环即可完成三秒输出一次的效果。

LONG count = 3;

// 自定义定时器函数
VOID MyTimerProcess(__in struct _DEVICE_OBJECT *DeviceObject, __in_opt PVOID Context)
{
	// 递减计数
	InterlockedDecrement(&count);

	// 当计数减到0之后继续变为3
	LONG preCount = InterlockedCompareExchange(&count, 3, 0);

	//每隔3秒计数器一个循环输出如下信息
	if (preCount == 0)
	{
		DbgPrint("[LyShark] 三秒过去了 \n");
	}
}

程序运行后，你会看到如下输出效果；

相比于IO定时器来说，DPC定时器则更加灵活，其可对任意间隔时间进行定时，DPC定时器内部使用定时器对象KTIMER，当对定时器设定一个时间间隔后，每隔这段时间操作系统会将一个DPC例程插入DPC队列。当操作系统读取DPC队列时，对应的DPC例程会被执行，此处所说的DPC例程同样表示回调函数。

DPC定时器中我们所需要使用的函数声明部分如下所示；

// 初始化定时器对象 PKTIMER 指向调用方为其提供存储的计时器对象的指针
void KeInitializeTimer(
  [out] PKTIMER Timer    // 定时器指针
);

// 初始化DPC对象
void KeInitializeDpc(
  [out]          __drv_aliasesMem PRKDPC Dpc,
  [in]           PKDEFERRED_ROUTINE      DeferredRoutine,
  [in, optional] __drv_aliasesMem PVOID  DeferredContext
);

// 设置定时器
BOOLEAN KeSetTimer(
  [in, out]      PKTIMER       Timer,     // 定时器对象的指针
  [in]           LARGE_INTEGER DueTime,   // 时间间隔
  [in, optional] PKDPC         Dpc        // DPC对象
);

// 取消定时器
BOOLEAN KeCancelTimer(
  [in, out] PKTIMER unnamedParam1         // 定时器指针
);

注意；在调用KeSetTimer后，只会触发一次DPC例程。如果想周期的触发DPC例程，需要在DPC例程被触发后，再次调用KeSetTimer函数，应用DPC定时代码如下所示。

// 署名权
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// PowerBy: LyShark
// Email: [email protected]

#include 
#include 
#include 

LONG count = 0;
KTIMER g_ktimer;
KDPC g_kdpc;

// 自定义定时器函数
VOID MyTimerProcess(__in struct _KDPC *Dpc,__in_opt PVOID DeferredContext,__in_opt PVOID SystemArgument1,__in_opt PVOID SystemArgument2)
{
	LARGE_INTEGER la_dutime = { 0 };
	la_dutime.QuadPart = 1000 * 1000 * -10;

	// 递增计数器
	InterlockedIncrement(&count);

	DbgPrint("DPC 定时执行 = %d", count);

	// 再次设置定时
	KeSetTimer(&g_ktimer, la_dutime, &g_kdpc);
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
	// 取消计数器
	KeCancelTimer(&g_ktimer);

	DbgPrint(("Uninstall Driver Is OK \n"));
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
	DbgPrint("hello lyshark \n");

	LARGE_INTEGER la_dutime = { 0 };

	// 每隔1秒执行一次
	la_dutime.QuadPart = 1000 * 1000 * -10;

	// 1.初始化定时器对象
	KeInitializeTimer(&g_ktimer);

	// 2.初始化DPC定时器
	KeInitializeDpc(&g_kdpc, MyTimerProcess, NULL);

	// 3.设置定时器,开始计时
	KeSetTimer(&g_ktimer, la_dutime, &g_kdpc);

	Driver->DriverUnload = UnDriver;
	return STATUS_SUCCESS;
}

编译并运行这段程序，会发现其运行后的定时效果与IO定时器并无太大区别，但是DPC可以控制更精细，通过la_dutime.QuadPart = 1000 * 1000 * -10毫秒级别都可被控制。

最后扩展一个知识点，如何得到系统的当前详细时间，获得系统时间。在内核里通过KeQuerySystemTime获取的系统时间是标准时间（GMT+0），转换成本地时间还需使用RtlTimeToTimeFields函数将其转换为TIME_FIELDS结构体格式。

// 署名权
// right to sign one's name on a piece of work
// PowerBy: LyShark
// Email: [email protected]

#include 
#include 
#include 

/*
	typedef struct TIME_FIELDS
	{
	CSHORT Year;
	CSHORT Month;
	CSHORT Day;
	CSHORT Hour;
	CSHORT Minute;
	CSHORT Second;
	CSHORT Milliseconds;
	CSHORT Weekday;
	} TIME_FIELDS;
*/

// 内核中获取时间
VOID MyGetCurrentTime()
{
	LARGE_INTEGER CurrentTime;
	LARGE_INTEGER LocalTime;
	TIME_FIELDS   TimeFiled;
	
	// 得到格林威治时间
	KeQuerySystemTime(&CurrentTime);
	
	// 转成本地时间
	ExSystemTimeToLocalTime(&CurrentTime, &LocalTime);
	
	// 转换为TIME_FIELDS格式
	RtlTimeToTimeFields(&LocalTime, &TimeFiled);

	DbgPrint("[时间与日期] %4d年%2d月%2d日 %2d时%2d分%2d秒",
		TimeFiled.Year, TimeFiled.Month, TimeFiled.Day,
		TimeFiled.Hour, TimeFiled.Minute, TimeFiled.Second);
}

VOID UnDriver(PDRIVER_OBJECT driver)
{
	DbgPrint(("Uninstall Driver Is OK \n"));
}

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT Driver, PUNICODE_STRING RegistryPath)
{
	MyGetCurrentTime();

	DbgPrint("hello lyshark \n");

	Driver->DriverUnload = UnDriver;
	return STATUS_SUCCESS;
}

运行后即可在内核中得到当前系统的具体时间；

到此这篇关于C语言驱动开发之内核使用IO/DPC定时器详解的文章就介绍到这了,更多相关C语言内核使用IO/DPC定时器内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！