摘　要： 在Windows 98或Windows 95下如何高效編寫(xiě)硬件設(shè)備驅(qū)勸程序是微機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)中迫切需要解決的問(wèn)題,。介紹了虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序(VxD)在Windows 9x下運(yùn)行的機(jī)理和通信策略，以及如何設(shè)計(jì)內(nèi)核模式驅(qū)動(dòng)程序,。
　　關(guān)鍵詞： 保護(hù)模式 VMM VxD DPMI

　　另外，VMM是一個(gè)可擴(kuò)充的“操作系統(tǒng)”,，它的核心部件以及標(biāo)準(zhǔn)部件(比如,，DMA控制器管理VDMAD,，中斷管理VPICD等)是由Microsoft提供的。但我們可以編寫(xiě)一些擴(kuò)充模塊,，也就是用VxD來(lái)增強(qiáng)VMM對(duì)硬件的虛擬能力,，使整個(gè)操作系統(tǒng)獲得對(duì)新硬件的訪問(wèn)能力。不僅如此,，這種擴(kuò)充操作系統(tǒng)的辦法,，還能為Win32程序與MS－DOS程序之間的通訊提供一種新的途徑以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的MS－DOS設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及內(nèi)存駐留程序TSRs。從某種意義上說(shuō),，沒(méi)有VxD不能完成的事情,，而且由于VxD是運(yùn)行的保護(hù)模式下，所以它并不占有寶貴的常規(guī)內(nèi)存,。此外,，運(yùn)行實(shí)模式MS－DOS驅(qū)動(dòng)程序所導(dǎo)致的模式切換也不復(fù)存在。因此一般來(lái)講,，VxD的運(yùn)行速度要高出MS－DOS驅(qū)動(dòng)程序一倍以上,。更重要的是VxD在Windows 9x下可以動(dòng)態(tài)裝入與卸載而不需要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，這就大大提高了系統(tǒng)的靈活性,，同時(shí)也為即插即用(Plug and Play)提供了可能,。與實(shí)模式的驅(qū)動(dòng)程序相比，可動(dòng)態(tài)裝,、卸載可謂是一場(chǎng)革命,。
2 VxD的結(jié)構(gòu)及通訊策略
　　普通的Win32應(yīng)用程序都是PE格式(Portable Exectable Format)的，而VxD則不同,，它沒(méi)有一般程序的進(jìn)出口而是輸出一種稱(chēng)作設(shè)備描述塊DDB(Device Descriptor Block)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。它包括VxD設(shè)備ID、初始化順序,、Win32DeviceIOControl回調(diào)函數(shù)句柄、V86API句柄,、PM API句柄等VMM在調(diào)用VxD時(shí)所需要的重要信息,。此外，同其他應(yīng)用程序一樣,，VxD由五個(gè)段構(gòu)成,，它們分別是：
　　(1)VxD_CODE段：保護(hù)模式代碼段。該段包含VxD系統(tǒng)控制過(guò)程,、回調(diào)過(guò)程,、服務(wù)和API過(guò)程。
　　(2)VxD_DATA段：保護(hù)模式數(shù)據(jù)段,。該段包括設(shè)備描述表,、服務(wù)表和部分VxD全局?jǐn)?shù)據(jù),。
　　(3)VxD_ICODE段：保護(hù)模式初始化代碼段(可選)。該段一般包括只在VxD初始化過(guò)程中使用的過(guò)程和服務(wù),，VMM在Init_Complete消息發(fā)生后丟棄此段,。
　　(4)VxD_IDATA段：保護(hù)模式初始化數(shù)據(jù)段(可選)。該段一般包括初始化過(guò)程和服務(wù)使用的數(shù)據(jù),，VMM在Init_Complete消息發(fā)生后丟棄此段,。
　　(5)VxD_REAL_INIT段：實(shí)模式初始化段(可選)。該段包含實(shí)模式初始化過(guò)程和數(shù)據(jù),，VMM在裝載VxD其它部分之前調(diào)用此過(guò)程,，過(guò)程返回后丟棄此段。
　　當(dāng)VxD裝入內(nèi)存時(shí),，VxD通常要靠DDB中所添入的一個(gè)16位的VxD設(shè)備ID,，以區(qū)別于其它VxD。為了防止與其他新VxD沖突,，Microsoft通過(guò)請(qǐng)求和注冊(cè)標(biāo)識(shí)來(lái)保證自己的VxD設(shè)備ID沒(méi)有被其它廠商使用,，為此Microsoft保留0～01FFH之間的所有VxD設(shè)備ID供自己使用。
　　在編寫(xiě)VxD時(shí)首先要編寫(xiě)VMM的消息處理函數(shù),，以便作相應(yīng)的處理,。例如，在VxD裝入內(nèi)存時(shí)VMM對(duì)能動(dòng)態(tài)裝載的VxD發(fā)出SYS_DYNMAIC_DEVICE_INIT消息,，在要求卸載VxD時(shí)VMM又向其發(fā)出SYS_DYNAMIC_DEVICE_EXIT消息,。在VxD中只需編寫(xiě)相應(yīng)的處理函數(shù)，便可達(dá)到設(shè)備初始化與卸載釋放資源的目的,。拿Win32程序來(lái)說(shuō),，它使用CreateFile API函數(shù)打開(kāi)可動(dòng)態(tài)裝、卸載的VxD時(shí)VMM便會(huì)發(fā)出SYS_DYNAMIC_DEVICE_INIT消息,。相應(yīng)的,，當(dāng)它使用CloseHandle API函數(shù)卸載VxD時(shí)VMM便會(huì)發(fā)生SYS_DYNAMIC_DEVICE_EXIT消息。
　　另外,，在具體調(diào)用VxD中的函數(shù)時(shí),，也不像調(diào)用ring－3 DLL中的函數(shù)那樣容易。我們以調(diào)用對(duì)象不同分以下幾種情況討論：
　　(1)從其他VxD中調(diào)用(ring－0調(diào)用ring－0)
　　當(dāng)生成VxD時(shí),，所有可以被其他VxD調(diào)用的函數(shù)都列在一個(gè)數(shù)組里,，我們稱(chēng)這種函數(shù)為一個(gè)服務(wù)(Service)、這個(gè)數(shù)組為服務(wù)項(xiàng)目表(Service_Table),。在調(diào)用時(shí),，并不是用服務(wù)的名稱(chēng)而是直接使用該函數(shù)在數(shù)組中的索引號(hào)。例如對(duì)VMM中的1號(hào)服務(wù)Get_Cur_VM_Handle
　　可采用如下格式：
　　int 20h
　　DD00010001h
　　32位的DD由兩部分組成，它的高字包含了VxD設(shè)備的ID,，低字包含了服務(wù)號(hào)(這里VMM的設(shè)備ID為0001h),。
　　(2)從V86代碼或Win16(保護(hù)模式)代碼中調(diào)用(ring－3調(diào)用ring－0)
　　這里應(yīng)用程序要申請(qǐng)被調(diào)用的VxD函數(shù)地址，這個(gè)地址可以通過(guò)int 2Fh/AX＝1648h調(diào)用獲得,。為了識(shí)別是調(diào)用哪一個(gè)VxD的函數(shù),，調(diào)用時(shí)可令BX＝VxD設(shè)備ID。當(dāng)int 2Fh指令返回時(shí),，寄存器ES:DI(對(duì)保護(hù)模式有ES:EDI)包含一個(gè)seg:offset(對(duì)保護(hù)模式有selector:offset)指針,，調(diào)用該指針就可以把控制權(quán)交給運(yùn)行在ring－0下的VxD。
　　(3)從Win32代碼中調(diào)用(ring－3調(diào)用ring－0)
　　事實(shí)上Microsoft隱藏了Win32的VxD服務(wù)接口,，作為替代提供了Windows NT下的設(shè)備輸入,、輸出控制(DeviceIOControl)Win32 API。Win32程序通過(guò)使用此函數(shù)向特定的VxD發(fā)送控制碼與數(shù)據(jù),。與此相應(yīng)在編寫(xiě)VxD時(shí)要提提供一個(gè)相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)以響應(yīng)它所發(fā)出的W32_DeviceIOControl消息,，并再去回調(diào)函數(shù)中響應(yīng)相應(yīng)的控制碼，最后還要把該回調(diào)函數(shù)的句柄添加到DDB中,。它的定義如下：
　　BOOL DeviceloControl(
　　HANDLE hDevice,//用CreateFile API函數(shù)打開(kāi)VxD設(shè)備獲得的句柄
　　DWORD dwloControlCode,//ring3程序向VxD傳遞的命令碼(可由編程寫(xiě)者自定)
　　LPVOID lnBuffer,//ring3程序傳給VxD的數(shù)據(jù)緩存的地址
　　DWORD nlnBufferSize,//ring3程序傳給VxD的數(shù)據(jù)緩存的字節(jié)數(shù)
　　LPVOID lpOutBuffer,//VxD的返回?cái)?shù)據(jù)所存放的緩存地址(該緩存由ring－3預(yù)留)
　　DWORDnOutBufferSize,//VxD的返回?cái)?shù)據(jù)所存放的緩存的字節(jié)數(shù)
　　LPDWORD lpBytesReturned,//VxD實(shí)際返回?cái)?shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)
　　LPOVERLAPPED lpOverlapped //一個(gè)OVERLAPPED的結(jié)構(gòu)地址,，通常為NULL)；
　　由此不難看出這種DeviceIOControl的結(jié)構(gòu)也為VxD向ring－3回傳數(shù)據(jù)提供了一種途徑,。這種通訊方式在NT的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中也得到了廣泛應(yīng)用,，它是Microsoft大力提倡的Win32程序應(yīng)采用的一種通訊方式。
3 VxD的實(shí)現(xiàn)
　　從編程工具方面來(lái)看,，我們需要Windows95 DDK和一個(gè)32bit的匯編編譯器,，如MASM6.11c，如果打算用C/C++開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的話,，還應(yīng)選用一個(gè)32bit的C/C++4.0編譯器,，筆者推薦采用Micrfoft Visual C++ 4.0以上的版本，因?yàn)樗С忠环N新的關(guān)鍵字——declspec(naked) ,。采用該關(guān)鍵字的函數(shù),，編譯器將不為其生成相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)出口代碼，這樣對(duì)于采用特殊函數(shù)結(jié)構(gòu)的VxD函數(shù)來(lái)說(shuō)是非常方便的,。除此之外,，也有一些公司提供了一些VxD向?qū)饕詭椭脩?hù)生成C/C++的程序框架，使用它們可以大大提高開(kāi)發(fā)效率,，應(yīng)予以考慮,，其中最著名的有Vtoolsd95, VxDwriter等,。在編程中應(yīng)注意,，不要使用C/C++所提供的庫(kù)函數(shù)，特別是Microsoft的MFC,，因?yàn)樗鼈兌际沁\(yùn)行在ring－3上的,，如果非用不可的話,，只有一些個(gè)別函數(shù)能通過(guò)使編譯器生成嵌入式指令來(lái)達(dá)到目的，但這樣做是要相當(dāng)小心的,。另外,，調(diào)試運(yùn)行在ring－0的驅(qū)動(dòng)程序是相當(dāng)困難的，VC++以及MASM中的調(diào)試均不能滿足需要,，而需采用內(nèi)核級(jí)的調(diào)試工具比如Microsoft的WDEB386以及Numega的SoftIce等,。
4 VxD的局限性
　　VxD技術(shù)只適用于Windows 9x操作系統(tǒng)，Windows NT不支持此項(xiàng)技術(shù),，而是采用更為先進(jìn)的面向?qū)ο蟮尿?qū)動(dòng)程序模型,，例如Window 98和Window 2000就采用了一種基于NT的驅(qū)動(dòng)程序模型WDM。此外,，由于VxD運(yùn)行在ring－0上根本不受ring－3的制約,，也給病毒的制造者即黑客以可乘之機(jī)，比如著名的CIH病毒是一個(gè)VxD,。
參考文獻(xiàn)
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