Windows内核驱动中操作文件

一． 在驱动中使用文件

在Windows执行体中，通过文件对象来代表文件，该文件对象是一种由对象管理器管理的执行体对象。例如：目录也是由文件对象代表的。

内核组件通过对象名来引用文件，即在文件的全路径前面加\DosDevices。（在Windows 2000及后续操作系统中，\??等同于\DosDevices）。例如，文件C:\WINDOWS\example.txt的对象名为\DosDevices\C:\WINDOWS\example.txt。你需要用对象名来打开文件以获取句柄。

对象名在下面会讲述。

使用文件步骤：

1. 打开文件返回文件句柄。
2. 调用合适的ZwXxxFile 函数以完成对文件的操作。
3. 调用ZwClose函数关闭打开的文件句柄。

当打开一个指向文件的文件句柄时，Windows执行体就创建了一个文件对象来代表该文件，同时返回一个代表该对象的文件句柄。因此，对于单个文件来说，会存在多个文件对象的情况。同样，由于用户模式的应用程序可能会复制文件句柄，因此，对于同一个文件对象，也会存在多个文件句柄。只有当所有指向一个文件对象的文件句柄都关闭后，Windows执行体才会删除该文件对象。

二． 对象名

内核模式的对象可以是具名的或者是无名的。对象名是一个Unicode字符串，不管是用户模式还是内核模式，都可以额用它来引用对象。例如，\KernelObjects\LowMemoryCondition是一个指示在系统中总的可用内存偏低的标准事件对象名称。

用户模式和内核模式都利用对象名来打开指向对象的句柄。所有的后续操作都需要用该打开的句柄来完成。

如果对象是无名的，用户模式的组件无法打开指向该对象的句柄。内核模式则不同，它可以通过指针或句柄来引用无名对象。

具名对象被组织成层状结构。每个对象的命名同其父对象有关系。每个组件的对象名以反斜杠开头。例如，\KernelObjects对象是\KernelObjects\LowMemoryCondition对象的父对象。

    只有某些类型的对象才拥有子对象。下面列出其中的一部分：

1. 目录对象。对象管理器利用目录对象管理对象，例如，\KernelObjects是一个目录对象，它用来维护标准事件对象。目录对象不与真实的磁盘目录相对应。这里，目录的意思不是普通我们讲的文件夹目录的意思。

2. 磁盘驱动设备对象。这与磁盘文件（含常规目录）相对应。

3. 代表目录的文件对象。对应指定目录下的所有文件，此处的目录同常规理解的目录相同。

4. WDM驱动设备对象，具有自己的命名空间，可以用在驱动定义的方式中。

    文件具有对象名，其命名与\DosDevices有关。例如，文件C:\Directory\File的对象名为\DosDevices\C:\Directory\File。

下表描述了一组典型的对象名

对象名	描述
\DosDevices	对象目录
\DosDevices\C:	代表C盘的设备对象
\DosDevices\C:\Directory	代表名为C:\Director的文件对象
\DosDevices\C:\Directory\File	代表名为C:\Directo\Filer的文件对象

驱动可以在指定的对象目录中创建具名对象

三． 打开指向文件的句柄

按如下步骤来打开指向文件的句柄：

1. 定义各一个OBJECT_ATTRIBUTES结构体变量，然后调用InitializeObjectAttributes函数初始化该变量。关键是设置改变量的ObjectName字段为文件对象名。

2. 调用IoCreateFile, ZwCreateFile, 或者 ZwOpenFile，传递上面定义的结构体变量，成功就会返回执行该文件的句柄。

注：驱动一般用ZwCreateFile和ZwOpenFile，IoCreateFile很少使用

    当调用ZwCreateFile，ZwOpenFile或IoCreateFile时，Windows执行体创建一个代表该文件的新的文件对象，并返回一个指向该对象的句柄。文件对象一直存在，知道你关闭了所有指向它的文件句柄。

四． 使用文件句柄操作文件

    下表列出了驱动中常用的利用文件句柄操作文件的函数

操作	函数
读文件	ZwReadFile
写文件	ZwWriteFile
读文件熟悉	ZwQueryInformationFile
设置文件熟悉	ZwSetInformationFile

 

五． 驱动中使用文件代码示例

 

/** @file 
*Copyright(C):     Information Technology Co Ltd., All rights reserved.
*@n
*@n 文件:            MyKFile.h
*@n 功能:            处理内核文件的操作
*@n 作者:            aurain([e-mail]) 2009-12-31
*/
#ifndef __MYKFILE_H__
#define __MYKFILE_H__

#include "debug.h"

/**
* 创建或打开文件
* @param lpFileHandle 返回打开的文件句柄指针
* @param usFileName 需要打开的文件路径，使用对象路径，如\\??\\c:\test.txt
* @param dwDesiredAccess 申请权限，可以用|（或）组合以下操作
写文件内容-FILE_WRITE_DATA，设置文件熟悉-FILE_WRITE_ATTRIBUTES，通用写-GENERIC_WRITE
读文件内容-FILE_READ_DATA，设置文件熟悉-FILE_READE_ATTRIBUTES，通用写-GENERIC_READ
删除文件-DELETE
全部权限-GENERIC_ALL
同步打开文件-SYNCHRONIZE
* @param dwShareAccess 共享方式（是指本代码打开这个文件时，允许别的代码同时打开这个文件所具有的权限
可以用|（或）组合以下操作
共享读-FILE_SHARE_READ
共享写-FILE_SHARE_WRITE
共享删除-FILE_SHARE_DELETE
* @param dwCreateDisposition 创建或打开文件的目的
新建文件-FILE_CREATE
打开文件-FILE_OPEN
打开或新建-FILE_OPEN_IF
覆盖-FILE_OVERWRITE
新建或覆盖-FILE_OVERWRITE_IF
新建或取代-FILE_SUPERSEDE
* @param dwCreateOptions 打开文件时选项设置
一般用FILE_NOT_DIRECTORY_FILE | FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT
* @return 读取成功： STATUS_SUCCESS；读取失败：NTSTATUS error code
*/
__inline
NTSTATUS MyCreateFile(OUT PHANDLE lpFileHandle,
                      IN PUNICODE_STRING usFileName,
                      IN ULONG dwDesiredAccess,
                      IN ULONG dwShareAccess,
                      IN ULONG dwCreateDisposition,
                      IN ULONG dwCreateOptions)
{
    NTSTATUS ntStatus = STATUS_UNSUCCESSFUL;
    OBJECT_ATTRIBUTES oaName;
    IO_STATUS_BLOCK iosBlock;
    if (lpFileHandle != NULL && usFileName != NULL && usFileName->Buffer != NULL)
    {
        if (PASSIVE_LEVEL != KeGetCurrentIrql()) 
        {
            return ntStatus;
        }
        InitializeObjectAttributes(&oaName,
            usFileName,
            OBJ_CASE_INSENSITIVE | OBJ_KERNEL_HANDLE,
            NULL,
            NULL);
        ntStatus = ZwCreateFile(lpFileHandle,
            dwDesiredAccess,
            &oaName,
            &iosBlock,
            NULL,
            FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
            dwShareAccess,
            dwCreateDisposition,
            dwCreateOptions,
            NULL,
            0);
        if (!NT_SUCCESS(ntStatus))
        {    
            DEBUG_ERROR(("[MyCreateFile]ZwCreateFile(%ws)failed with error:%08x\r\n", usFileName->Buffer, ntStatus));    
            return ntStatus;
        }
    }
    return ntStatus;
}

/**
* 关闭打开的文件句柄
* @param hFile 文件句柄
* @return 读取成功： STATUS_SUCCESS；读取失败：NTSTATUS error code
*/
__inline
NTSTATUS MyCloseFile(IN HANDLE hFile)
{
    return ZwClose(hFile);
}

/**
* 读取文件内容
* @param hFile 文件句柄
* @param pBuffer 缓冲区
* @param ulBufferSize 缓冲区大小
* @param pulBytesRead 实际读取的大小
* @return 读取成功： STATUS_SUCCESS；读取失败：NTSTATUS error code
*/
__inline
NTSTATUS MyReadFile(IN HANDLE hFile,
                    IN PVOID pBuffer,
                    IN ULONG ulBufferSize,
                    OUT PULONG pulBytesRead)
{
    IO_STATUS_BLOCK    iosBlock;
    NTSTATUS        ntStatus = STATUS_UNSUCCESSFUL;

    if (hFile == NULL || pBuffer == NULL)
    {
        return ntStatus;
    }
    if( PASSIVE_LEVEL < KeGetCurrentIrql())
    {    
        DEBUG_ERROR(("All kernel file operating functions must running on PASSIVE_LEVEL\r\n"));

        return ntStatus;
    }

    *pulBytesRead = 0;

    ntStatus = ZwReadFile(hFile,
        NULL,
        NULL,
        NULL,
        &iosBlock,
        pBuffer,
        ulBufferSize,
        NULL,
        NULL);

    if (NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        //获取实际读取到的大小
        *pulBytesRead = (ULONG)iosBlock.Information;
    }
    else
    {
        DEBUG_ERROR(("[MyReadFile]ZwReadFile failed with:%08x\r\n", ntStatus));
    }

    return ntStatus;
}

/**
* 向文件写入内容
* @param hFile 文件句柄
* @param pBuffer 缓冲区
* @param ulBufferSize 缓冲区大小
* @param pulBytesWrite 实际写入的大小
* @return 读取成功： STATUS_SUCCESS；读取失败：NTSTATUS error code
*/
__inline
NTSTATUS MyWriteFile(IN HANDLE hFile,
                     IN PVOID pBuffer,
                     IN ULONG ulBufferSize,
                     OUT PULONG pulBytesWrite)
{
    IO_STATUS_BLOCK    iosBlock;
    NTSTATUS        ntStatus = STATUS_UNSUCCESSFUL;
    
    if (hFile == NULL || pBuffer == NULL)
    {
        return ntStatus;
    }

    // All kernel file operating functions must running on PASSIVE_LEVEL
    if (PASSIVE_LEVEL !=  KeGetCurrentIrql()) 
    {
        return ntStatus;
    }

    *pulBytesWrite = 0;

    ntStatus = ZwWriteFile(hFile,
        NULL,
        NULL,
        NULL,
        &iosBlock,
        pBuffer,
        ulBufferSize,
        NULL,
        NULL);

    if (NT_SUCCESS(ntStatus))
    {
        *pulBytesWrite = (ULONG)iosBlock.Information;
    }
    else
    {
        DEBUG_ERROR(("[MyWriteFile]ZwWriteFile failed with:%08x\r\n", ntStatus));
    }

    return ntStatus;
}

#endif