Entwurfshandbuch zur Kernelmodustreiber-Architektur

Hinweis

Informationen zu Programmierschnittstellen, die Ihr Treiber implementieren oder aufrufen kann, finden Sie in der Kernelmodustreiber-Referenz.

Dieser Abschnitt enthält allgemeine Konzepte, die Ihnen dabei helfen, die Programmierung im Kernelmodus zu verstehen und bestimmte Techniken der Kernelprogrammierung zu beschreiben. Eine allgemeine Übersicht über Windows-Treiber finden Sie unter Beginnen Sie mit der Entwicklung von Windows-Treibern. Dort finden Sie eine allgemeine Übersicht über Windows-Komponenten, eine Auflistung der in Windows verwendeten Gerätetreiber, eine Erläuterung der Ziele von Windows-Gerätetreibern und eine Erläuterung der im Kit enthaltenen generischen Beispielgerätetreiber.

Dieser Abschnitt enthält konzeptionelle Informationen, die Ihnen beim Erstellen von Kernelmodustreibern helfen.

• Eine Übersicht mit:

  • Eine Übersicht über Windows-Komponenten
  • Designziele für Kernelmodustreiber
  • Ein Katalog mit Beispiel-Kernelmodustreibern
  • Bewährte Methoden für die Kerneltreiberentwicklung, wie vom Microsoft Surface-Team kompiliert

• Im Abschnitt Kernelmoduskomponenten werden die primären Kernelmodus-Manager und -Komponenten des Windows-Betriebssystems beschrieben.

  Komponente	Beschreibung
  Manager
  Objekt-Manager im Windows-Kernelmodus	Verwaltet Objekte: Dateien, Geräte, Synchronisierungsmechanismen, Registrierungsschlüssel usw.
  Speicher-Manager im Windows-Kernelmodus	Verwaltet den physischen Speicher für das Betriebssystem.
  Prozess- und Thread-Manager im Windows-Kernelmodus	Verarbeitet die Ausführung aller Threads in einem Prozess.
  E/A-Manager im Windows-Kernelmodus	Verwaltet die Kommunikation zwischen Anwendungen und den von Gerätetreibern bereitgestellten Schnittstellen.
  Plug & Play-Manager im Windows-Kernelmodus	Ein Subsystem des E/A-Managers, der Plug and Play (PnP)-Manager ermöglicht einem PC zu erkennen, wann ein Gerät dem System hinzugefügt wird.
  Energie-Manager im Windows-Kernelmodus	Verwaltet die geordnete Änderung des Energiestatus für alle Geräte, die Leistungszustandsänderungen unterstützen.
  Konfigurations-Manager im Windows-Kernelmodus	Verwaltet die Registrierung, z. B. die Überwachung von Änderungen in der Registrierung oder das Registrieren von Rückrufen für bestimmte Registrierungsdaten.
  Kerneltransaktions-Manager im Windows-Kernelmodus	Implementiert die Transaktionsverarbeitung im Kernelmodus.
  Sicherheitsreferenzüberwachtung im Windows-Kernelmodus	Bietet Routinen für den Treiber, um mit der Zugriffssteuerung zu arbeiten.
  Libraries
  Kernelbibliothek im Windows-Kernelmodus	Implementiert die Kernfunktionalität, von der alles andere im Betriebssystem abhängt. Der Microsoft Windows-Kernel bietet grundlegende Vorgänge auf niedriger Ebene wie das Planen von Threads oder Routinghardwareunterbrechungen.
  Bibliothek für die Unterstützung durch das Management im Windows-Kernelmodus	Bezieht sich auf Kernelmoduskomponenten, die eine Vielzahl von Diensten für Gerätetreiber bereitstellen, darunter: Objektverwaltung, Speicherverwaltung, Prozess- und Threadverwaltung, Eingabe-/Ausgabeverwaltung und Konfigurationsverwaltung.
  Laufzeitbibliothek im Windows-Kernelmodus	Eine Reihe gängiger Hilfsprogrammroutinen, die von verschiedenen Kernelmoduskomponenten benötigt werden.
  SafeString-Bibliothek im Windows-Kernelmodus	Eine sichere Zeichenfolgenbibliothek, um eine höhere Sicherheit bei der Kernelmodusentwicklung zu gewährleisten.
  DMA-Bibliothek im Windows-Kernelmodus	Eine DMA-Bibliothek (Direct Memory Access) für Gerätetreiberentwickler.
  HAL-Bibliothek im Windows-Kernelmodus	Eine Hardware-Abstraktionsebene (HAL) für die Kernelmodustreiberentwicklung.
  CLFS-Bibliothek im Windows-Kernelmodus	Ein Transaktionsprotokollierungssystem, das Common Log File System (CLFS).
  WMI-Bibliothek im Windows-Kernelmodus	Ein allgemeiner Mechanismus zum Verwalten von Komponenten, der als Windows Management Instrumentation (WMI) bezeichnet wird.

• Schreiben von WDM-Treibern und Einführung in WDM stellen Informationen bereit, die zum Schreiben von Treibern mit dem Windows-Treibermodell (WDM) erforderlich sind.

• Geräteobjekte und die anderen Themen unter Geräteobjekte und Geräte-Stacks beschreiben, wie das Betriebssystem Geräte nach Geräteobjekten darstellt.

• Die Speicherverwaltung für Windows-Treiber veranschaulicht, wie Kernelmodustreiber Speicher zum Speichern interner Daten, Puffern von Daten während der E/A-Vorgänge und Freigeben von Speicher für andere Kernelmodus- und Benutzermoduskomponenten zuweisen.

• Sicherheit unter Steuern des Gerätezugriffs und Berechtigungen für SDDL für Geräteobjekte stellen Sie sicher, dass Ihre Treiber so sicher wie möglich sind.

• Unter Behandlung von IRPs wird beschrieben, wie Kernelmodustreiber E/A-Anforderungspakete (IRPs) behandeln.

• DMA Direct Memory Access (DMA) ist ein wichtiger Aspekt der Treiberentwicklung, und die Themen in diesem Knoten behandeln DMA ausführlich.

• Controllerobjekte stellen einen physischen Gerätecontroller mit angeschlossenen Geräten dar.

• Interrupt Service Routines (ISRs) behandeln Unterbrechungen für Treiber eines physischen Geräts, das Unterbrechungen empfängt.

• Message-Signaled Interrupts lösen eine Unterbrechung aus, indem ein Wert in eine bestimmte Speicheradresse geschrieben wird.

• Verzögerte Prozeduraufrufe (DPC-Objekte) können von ISRs in die Warteschlange gestellt werden und zu einem späteren Zeitpunkt und zu einer niedrigeren IRQL als der ISR ausgeführt werden.

• Plug and Play (PnP) konzentriert sich auf die Systemsoftwareunterstützung für PnP und die Verwendung dieser Unterstützung für die Implementierung von PnP.

• Energieverwaltung beschreibt die Architektur, die einen umfassenden Ansatz für die System- und Gerätestromverwaltung bietet.

• Windows Management Instrumentation (WMI) umfasst Erweiterungen für den Kernelmodustreiber, mit denen Ihr Treiber als WMI-Anbieter agieren kann. Ein WMI-Anbieter stellt Mess- und Instrumentierungsdaten für WMI-Verbraucher bereit, z. B. Anwendungen im Benutzermodus.

• Treiberprogrammierungstechniken Das Programmieren von Treibern im Kernelmodus von Windows erfordert Techniken, die sich manchmal erheblich von denen der normalen Benutzermodusprogrammierung unterscheiden.