Windows文件系统过滤驱动开发教程（4,5）

4.设备栈,过滤,文件系统的感知

前边都在介绍文件系统驱动的结构，却还没讲到我们的过滤驱动如何能捕获所有发给文件系统驱动的irp，让我们自己来处理?前面已经解释过了设备对象。现在来解释一下设备栈。

任何设备对象都存在于某个设备栈中。设备栈自然是一组设备对象。这些设备对象是互相关联的，也就是说，如果得到一个DO指针，你就可以知道它所处的设备栈。

任何来自应用的请求，最终被windows io mgr翻译成irp的，总是发送给设备栈的顶端那个设备。

原始irp irp irp irp
--------------> ------> -------> ----->
DevTop Dev2 ... DevVolumne ... ???
<-------------- <------ <------- <-----
原始irp（返回） irp irp irp


上图向右的箭头表示irp请求的发送过程，向左则是返回。可见irp是从设备栈的顶端开始，逐步向下发送。DevVolumue表示我们实际要过滤的 Volume设备，DevTop表示这个设备栈的顶端。我们只要在这个设备栈的顶端再绑定一个设备，那发送给Volume的请求，自然会先发给我们的设备 来处理。

有一个系统调用可以把我们的设备绑定到某个设备的设备栈的顶端。这个调用是IoAttachDeviceToDeviceStack，这个调用2000以 及以上系统都可以用（所以说到这点，是因为还有一个IoAttachDeviceToDeviceStackSafe,是2000所没有的。这常常导致你 的filter在2000下不能用。）

我自己写了一个函数来帮我实现绑定功能：

//----------------------wdf.h中的内容----------------------------------
// 这个例程把源设备绑定到目标设备的设备栈中去，并返回源设备所直
// 接绑定的设备。注意源设备未必直接绑定在目标设备上。它应绑定在
// 目标设备的设备栈的顶端。
_inline wd_stat wd_dev_attach(in wd_dev *src,
in wd_dev *dst,
in out wd_dev **attached)
{
*attached = dst;
*attached = IoAttachDeviceToDeviceStack(src,dst);
if(*attached == NULL)
return wd_stat_no_such_dev;
return wd_stat_suc;
}


到这里，我们已经知道过滤对Volume的请求的办法。比如“C:”这个设备，我已经知道符号连接为“C:”,不难得到设备名。得到设备名后，又不难得到 设备。这时候我们IoCreateDevice()生成一个Device Object,然后调用wd_dev_attach绑定，不是一切ok吗？所有发给“C:”的irp,就必然先发送给我们的驱动，我们也可以捕获所有对文 件的操作了!

这确实是很简单的处理方法。我得到的FileMon的代码就是这样处理的，如果不想处理动态的Volume,你完全可以这样做。但是我们这里有更高的要 求。当你把一个U盘插入usb口，一个“J:”之类的Volume动态诞生的时候，我们依然要捕获这个事件，并生成一个Device来绑定它。

一个新的存储媒质被系统发现并在文件系统中生成一个Volume的过程称为Mounting.其过程开始的时候，FS的CDO将得到一个IRP,其 Major Function Code为IRP_MJ_FILE_SYSTEM_CONTROL，Minor Function Code为IRP_MN_MOUNT。换句话说，如果我们已经生成了一个设备绑定文件系统的CDO，那么我们就可以得到这样的IRP,在其中知道一个新的 Volume正在Mount.这时候我们可以执行上边所说的操作。

现在的问题是如何知道系统中有那些文件系统，还有就是我应该在什么时候绑定它们的控制设备。

IoRegisterFsRegistrationChange()是一个非常有用的系统调用。这个调用注册一个回调函数。当系统中有任何文件系统被激活或者是被注销的时候，你注册过的回调函数就会被调用。

//----------------------wdf.h中的内容----------------------------------
wd_stat wdff_reg_notify(
in wd_drv *driver,
in wdff_notify_func func
)
{
return IoRegisterFsRegistrationChange(driver,func);
}

你有必要为此写一个回调函数。

//-------------------我的回调处理函数----------------------------------
wd_void my_fs_notify(
in wd_dev *dev,
in wd_bool active)
{
wd_wchar name_buf[wd_dev_name_max_len];
wd_ustr name;
wd_ustr_init_em(&name,name_buf,wd_dev_name_max_len);

// 如果注册了，就应该得到通知
wd_printf0("notify: a file sys have been acitved!!! \r\n");

// 得到文件系统对象的名字，然后打印出来
wd_obj_get_name(dev,&name);
wd_printf0("notify : file sys name = %wZ\r\n",&name);

if(active)
{
wd_printf0("notify: try to attach.\r\n");
// ... 请在这里绑定文件系统的控制设备
}
else
{
wd_printf0("notify: unactive.\r\n");
// ...
}
}

应该如何绑定一个文件系统CDO?我们在下面的章节再详细描述。

现在我们应该再在wd_main函数中加上下边的内容：

if(wdff_reg_notify(driver,my_fs_notify) != wd_stat_suc)
{
wd_printf0("error: reg notify failed.\r\n");
wd_fio_disp_release(driver);
wd_dev_del(g_cdo);
g_cdo = wd_null;
return wd_stat_insufficient_res;
};

wd_printf0("success: reg notify ok.\n");

我们再次回顾一下，wd_main中，应该做哪些工作。

a.生成一个控制设备。当然此前你必须给控制设置指定名称。

b.设置Dispatch Functions.

c.设置Fast Io Functions.

d.编写一个my_fs_notify回调函数，在其中绑定刚激活的FS CDO.

e.使用wdff_reg_notify调用注册这个回调函数。
5.绑定FS CDO,文件系统识别器，设备扩展

上一节讲到我们打算绑定一个刚刚被激活的FS CDO.前边说过简单的调用wd_dev_attach可以很容易的绑定这个设备。但是，并不是每次my_fs_notify调用发现有新的fs激活，我就直接绑定它。

首先判断是否我需要关心的文件系统类型。我用下面的函数来获取设备类型。

// ------------------wdf.h中的内容-------------------
_inline wd_dev_type wd_dev_get_type(in wd_dev *dev)
{
return dev->DeviceType;
}

文件系统的CDO的设备类型有下边的几种可能，你的过滤驱动可能只对其中某些感兴趣。

enum {
wd_dev_disk_fs = FILE_DEVICE_DISK_FILE_SYSTEM,
wd_dev_cdrom_fs = FILE_DEVICE_CD_ROM_FILE_SYSTEM,
wd_dev_network_fs = FILE_DEVICE_NETWORK_FILE_SYSTEM
};

你应该自己写一个函数来判断该fs是否你所关心的。

// -------------一个函数，判断是否我所关心的fs---------------
wd_bool my_care(wd_ulong type)
{
return (((type) == wd_dev_disk_fs) ||
((type) == wd_dev_cdrom_fs) ||
((type) == wd_dev_network_fs));
}

下一个问题是我打算跳过文件系统识别器。文件系统识别器是文件系统驱动的一个很小的替身。为了避免没有使用到的文件系统驱动占据内核内存，windows 系统不加载这些大驱动，而代替以该文件系统驱动对应的文件系统识别器。当新的物理存储媒介进入系统，io管理器会依次的尝试各种文件系统对它进行“识 别”。识别成功，立刻加载真正的文件系统驱动，对应的文件系统识别器则被卸载掉。对我们来说，文件系统识别器的控制设备看起来就像一个文件系统控制设备。 但我们不打算绑定它。

分辨的方法是通过驱动的名字。凡是文件系统识别器的驱动对象的名字（注意是DriverObject而不是DeviceObject!）都为“\FileSystem\Fs_Rec”.

//-------------------用这些代码来跳过文件系统识别器----------------------
wd_wchar name_buf[wd_dev_name_max_len];
wd_ustr name,tmp;

wd_ustr_init_em(&name,name_buf,wd_dev_name_max_len);
wd_ustr_init(&tmp,L"\\FileSystem\\Fs_Rec");

// 我不绑定识别器。所以如果是识别器，我直接返回成功。查看是否是识别
// 器的办法是看是否是\FileSystem\Fs_Rec的设备。
wd_obj_get_name(wd_dev_drv(fs_dev),&name);
if(wd_ustr_cmp(&name,&tmp,wd_true) == 0)
{
wd_printf0("attach fs dev:is a recogonizer.\r\n");
return wd_stat_suc;
}

wd_printf0("attach fs dev: not a recogonizer.\r\n");

接下来我将要生成我的设备。这里要提到设备扩展的概念。设备对象是一个数据结构，为了表示不同的设备，里边将有一片自定义的空间，用来给你记录这个设备的特有信息。我们为我们所生成的设备确定设备扩展如下：

// 文件过滤系统驱动的设备扩展
typedef struct _my_dev_ext
{
// 我们绑定的文件系统驱动
wd_dev * attached_to;
// 上边这个设备的设备名。
wd_ustr dev_name;
// 这是上边的unicode字符串的缓冲区
wd_wchar name_buf[wd_dev_name_max_len];
} my_dev_ext;

之所以如此简单，是因为我们现在还没有多少东西要记录。只要记得自己绑定在哪个设备上就好了。如果以后需要更多的信息，再增加不迟。扩展空间的大小是在 wdf_dev_create（也就是这个设备生成）的时候指定的。得到设备对象指针后，我用下面这个函数来获取设备扩展指针：

// --------------wdf.h中的内容------------------
_inline wd_void * wd_dev_ext(wd_dev *dev)
{
return (dev->DeviceExtension);
}


生成设备后，为了让系统看起来，你的设备和原来的设备没什么区别，你必须设置一些该设备的标志位与你所绑定的设备相同。

_inline wd_void wd_dev_copy_flag(wd_dev *new_dev,
wd_dev *old_dev)
{
if(old_dev->Flags & DO_BUFFERED_IO)
new_dev->Flags &= DO_BUFFERED_IO;
if(old_dev->Flags & DO_DIRECT_IO)
new_dev->Flags &= DO_DIRECT_IO;
if (old_dev->Characteristics & FILE_DEVICE_SECURE_OPEN)
new_dev->Characteristics &= FILE_DEVICE_SECURE_OPEN;
}

DO_BUFFERED_IO，DO_DIRECT_IO这两个标志的意义在于外部向这些设备发送读写请求的时候，所用的缓冲地址将有所不同。这点以后在 过滤文件读写的时候再讨论。现在一切事情都搞完，你应该去掉你的新设备上的DO_DEVICE_INITIALIZING标志，以表明的的设备已经完全可 以用了。

// --------------wdf.h中的内容------------------
_inline wd_void wd_dev_clr_init_flag(wd_dev *dev)
{
dev->Flags &= ~DO_DEVICE_INITIALIZING;
}

现在我写一个函数来完成以上的这个过程。你只要在上一节中提示的位置调用这个函数，就完成对文件系统控制设备的绑定了。

//-----------绑定一个文件系统驱动设备-------------------------
wd_stat my_attach_fs_dev(wd_dev *fs_dev)
{
wd_wchar name_buf[wd_dev_name_max_len];
wd_ustr name,tmp;
wd_dev *new_dev;
wd_stat status;
my_dev_ext *ext;
wd_ustr_init_em(&name,name_buf,wd_dev_name_max_len);
wd_ustr_init(&tmp,L"\\FileSystem\\Fs_Rec");

// 如果不是我关心的类型，我直接返回成功
if(!my_care(wd_dev_get_type(fs_dev)))
{
wd_printf0(("attach fs dev:not a cared type.\r\n"));
return wd_stat_suc;
}

wd_printf0("attach fs dev: is my cared type.\r\n");

// 我不绑定识别器。所以如果是识别器，我直接返回成功。查看是否是识别
// 器的办法是看是否是\FileSystem\Fs_Rec的设备。
wd_obj_get_name(wd_dev_drv(fs_dev),&name);
if(wd_ustr_cmp(&name,&tmp,wd_true) == 0)
{
wd_printf0("attach fs dev:is a recogonizer.\r\n");
return wd_stat_suc;
}

wd_printf0("attach fs dev: not a recogonizer.\r\n");

// 现在来生成一个设备用来绑定
status = wd_dev_create(g_drv,sizeof(my_dev_ext),NULL,
wd_dev_get_type(fs_dev),
0,wd_false,&new_dev);
if(!wd_suc(status))
{
wd_printf0("attach fs dev: dev create failed.\r\n");
return status;
}

wd_printf0("attach fs dev: create dev success.\r\n");

// 接着设置设备的各种标志与之要绑定的标志一致
wd_dev_copy_flag(new_dev,fs_dev);

ext = (my_dev_ext *)wd_dev_ext(new_dev);

wd_printf0("begin to attach.\r\n");
status = wd_dev_attach(new_dev,fs_dev,&ext->attached_to);
wd_printf0("attach over.status = %8x\r\n",status);

if(!wd_suc(status))
{
wd_printf0("attach fs dev: dev attach failed.\r\n");
UNREFERENCED_PARAMETER(new_dev);
wd_dev_del(new_dev);
return status;
}

wd_printf0("attach fs dev: attach %wZ succeed.\r\n",&name);

wd_ustr_init_em(&ext->dev_name,ext->name_buf,wd_dev_name_max_len);
wd_ustr_copy(&ext->dev_name,&name);
wd_dev_clr_init_flag(new_dev);

return status;
}