从驱动编写角度看Windows 系统的层次架构 -

标题: 从驱动编写角度看Windows 系统的层次架构 [打印本页]

作者: jialinx 时间: 2015-9-13 16:50
标题: 从驱动编写角度看Windows 系统的层次架构

Windows 的基本驱动架构
这里是一个基本的Windows 系统的架构，和一般对操作系统的架构的介绍稍微有点不同的是，对于系统底层做了分解。在硬件抽象层(HAL)上的系统核心处，标示了几个核心构件，如文件系统驱动，可输出的驱动例程及核心态的驱动(KMD)。而用户态的驱动程序则划分在应用程序层面。并不是所有的驱动程序都属于系统核心层，这样就可以降低核心崩溃的风险。

用户态驱动和普通的应用程序一样，以普通权限运行，只能通过Windows API进入与底层硬件打交道。而核心态的驱动则是操作系统构成的一部分，系统对其数据不做完整性检查，则可能会导致系统崩溃。并且处于核心态的驱动程序难于调试。
以Xp系统中的打印机驱动程序为例，分为用户界面部分和设备渲染部分。用户界面部分如选择纸张大小，设置是否双面打印等，都是调用一般的Windows API，和普通应用程序一样工作。而对于实际打印机控制的设备渲染部分，则处于核心态工作。用户界面部分通过系统调用的形式对其进行控制(DeviceIoControl?)，从而完成打印工作。
注：对于Vista以后的系统，渲染部分也在用户态工作。

驱动的层次结构：

应用程序处于驱动栈的顶层，处理用户和其他应用程序的请求，并且调用Win32 API或者用户态驱动客户端所暴露的例程。
用户态客户端驱动处理来自应用程序或Win32API的请求。对于需要核心态才能完成的服务，则调用Win32API，通过核心态驱动或支持例程完成该请求。这个驱动通常通过DLL方式实现。打印机驱动通常由很多操作是需要用户态工作，所以会工作于用户态。而存储设备，网络和输入设备则不需要这样。
核心态的客户端驱动完成的工作与用户态类似，只是完成无法在用户态完成的操作。
设备类和迷你类驱动对提供设备支持的批量传输。类驱动提供特定类的设备中系统所需的并且与硬件独立的支持。一般也是有MS提供。迷你驱动提供特定类中特定设备的操作。如电池类驱动提供了所有电池的通用操作，而一个UPS设备的迷你类驱动则处理这个设备的特殊操作。一般由硬件供应商提供。
对应于端口驱动 (对于一些设备，是宿主控制器或宿主适配器驱动) 支持下层端口，集线器，或所连接的物理设备的I/O操作。是否具有此类驱动，取决于设备类型以及它连接的总线类型。存储设备的全部驱动栈都有一个端口驱动。例如，SCSI端口驱动提供SCSI总线上的I/O。
对于 USB 设备，集线器和宿主控制器的驱动共同完成端口驱动工作。它们处理USB设备以及总线自己的I/O操作。
相应的微端口驱动处理与设备相关的操作。对于大部分端口，端口驱动由操作系统提供，而微端口驱动则由设备供应商提供。
最底部是硬件总线驱动。是操作系统的基本部分，由微软提供，一般不需修改。

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