C++语言的VxD与外界通信的所有接口

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　　一、 什么是VxD

　　从多任务操作系统Windows 3.1起,计算机中的任一物理设备x可同时被基于Dos或Windows的多个进程使用,这种一对多的关系称为"设备虚拟化",各进程通过运行在核心层的VxD(虚拟x设备驱动程序)存取物理设备x。操作系统提供给用户的软件服务也可以用VxD实现。计算机中的其他资源,如CPU、内存等也可同时被多个进程使用,各进程在系统提供的虚拟机(VM)环境下存取这类资源。

　　VxD可由虚拟机管理器(VMM)在开机时装入核心层(称静态装入,即置VxD于c:windowssystem目录下,在c:windowssystem.ini文件中,对节[386Enh]加一行"device=此VxD文件名"),或由应用程序实时装入(称动态装入),而后,各进程便可存取锁定在内存中的VxD数据区,以实时控制VxD的行为,VxD的内部结构可防止两个进程同时存取其数据区。VxD通过响应VMM发给它的事件与外界交互。

　　Windows 95中,基于Dos的每个进程在单独的VM中运行(称在V86模式下运行),既可按Dos单进程方式,在640k低内存中运行(称在实模式下运行),又可利用多进程环境的优点,在整个内存中运行(称在保护模式下运行),通过95的DPMI接口存取内存高端的Windows图形环境。其他16位或32位应用程序均在同一系统VM中运行。

　　下面只讨论95环境下的VxD。

　　二、 VxD的创建

　　1. 由汇编语言创建VxD:需安装微软公司的Win32 SDK及DDK。

　　2. 由C或C++语言创建VxD:需安装VC2.0或BC4.0,及Vireo Software公司的VToolsD软件包。

　　VToolsD含3个实用工具:可创建VxD框架的QuickVxD;可动态装卸VxD的VxD Loader;可显示内存VxD特性的VxD Viewer。

　　QuickVxD含7个对话页:

　　(1) Device Parameters页

　　包括最多8个字符的VxD名,唯一标识号(ID),相对其他VxD的装入顺序(VxD Viewer可显出某VxD的装入顺序值Init Order,若指定新VxD的装入顺序小于此Init Order,则新VxD将在此VxD前被装入),实现语言(C或C++)静、动态装入方式等。

　　(2) VxD Services页

　　可被其他VxD访问的接口(称为VxD服务),要求本VxD的ID0,且未与内存各VxD的ID值冲突。

　　此ID可向微软公司申请,也可使用Vireo公司的VIREO_TEST_ID(3180h)。下称此类ID为接口ID。

　　(3) API页

　　可被应用程序在实模式/V86模式下、保护模式下、DPMI的实模式/V86模式下、DPMI的保护模式下访问的接口(统称应用接口),前两者要求本VxD提供接口ID,后两者只要求本VxD提供以0结尾的唯一标识串;访问前,先要静态或动态装入本VxD(第4者要求静态装入)。

　　第1、3者可被普通汇编程序访问,第2、4者可被在BC的Windows 3-x(16)平台上生成的Windows程序访问。

　　(4) Control Messages页

　　对出现在Windows 3.1及Windows 95中各消息的响应,如静态装入时的DTNAMIC_INIT消息。

　　(5) Windows95 Control Messages页

　　对只出现在Windows 95中各消息的响应,如动态装入时的SYS_DYNAMIC_INIT消息。

　　(6) 用C++实现VxD时的Classes页

　　从虚拟设备驱动程序类VDevice派生的类名(如MyDevice),此类的成员函数将接收(4)及(5)页中出现的大多数消息。

　　从VM实例类VVirtualMachine派生的类名(如MyVM),此类的成员函数将接收贯穿在VM生命期中的各消息,如系统VM初启消息Sys_VM_Init;

　　从线程实例类VThread派生的类名(如MyThread)。此类的成员函数将接收贯穿在线程生命期中的各消息,如新线程初启消息THREAD_INIT。

　　(7) Output Files页

　　体现以上内容的3个VxD文件(.h,.c或.cpp,.mak)将被存放的目录位置。

　　三、 C++语言的VxD与外界通信的所有接口

　　我们将简要实现my.VxD的应用接口及服务,它们均作为类的函数成员,存于my.h,my.cpp中。

　　1. 被32位C应用程序访问的接口

　　应用程序先用CreateFile打开VxD,后用DeviceIoControl使VMM发送W32_DEVICEIOCONTROL消息给VxD:

　　HANDLE h;char ibuf[2],obuf[2];BOOL r;DWORD oc;OVERLAPPED o;

　　h=CreateFile(".my.vxd",0,0,0,0,FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,0);

　　//打开静态my.VxD,或动态装入my.VxD

　　r=DeviceIoControl(h,命令码C,ibuf,sizeof(ibuf),obuf,sizeof(obuf),&oc,NULL或&o);

　　/*与my.VxD的事件过程OnW32DeviceIoControl交换数据,用ibuf向VxD传数据,用obuf从VxD取数据,VxD传回的数据总量放在oc中*/

　　CloseHandle(h);//关闭或动态卸下VxD

　　my.VxD应在Windows 95 control messages页上选W32_DEVICEIOCONTROL事件,

　　在DWORD MyDevice::OnW32DeviceIoControl(PIOCTLPARAMS p)事件过程中写:

　　switch(p-dioc_IOCtlCode){

　　case 命令码C:

　　用p指向的IOCTLPARAMS结构,与应用程序交换数据;

　　if (成功) return(0); /*使DeviceIoControl的返回值r为TRUE*/
　　 else return(1);
　　 default:
　　 return(0);
　　}

　　以上做法要求VxD立即交换数据(同步通讯),值FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE指明CloseHandle将不在内存中保留引用记数为0的VxD。

　　VxD也可延迟交换数据,此时,应用程序先传值FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE|FILE_FLAG_OVERLAPPED

　　到CreateFile,用o.hEvent=CreateEvent(0,TRUE,0,NULL)创建事件,再传o的地址到DeviceIoControl,然后用GetOverlappedResult(h,&o,&oc,TRUE)在o上睡眠。

　　此时,p-lpoOverlapped一定大于0,VxD可用VMM服务_LinPageLock,按页上锁p-dioc_InBuf指向的应用程序ibuf区,p-dioc_OutBuf指向的obuf区,p-lpoOverlapped指向的o结构。要交换数据时,可置数据及数据总量到p-dioc_OutBuf及p-lpoOverlapped-O_InternalHigh,然后调用VMM服务VWIN32_DIOCCompletionRoutine(p-lpoOverlapped-O_Internal)唤醒应用程序。

　　VMM动态装卸VxD时,以命令码0及-1发送W32_DEVICEIOCONTROL消息给VxD,故Vireo公司建议命令码C取[2048,4095]。

　　2. 被Real/V86模式下16位应用程序访问的接口

　　my.VxD先要指定接口ID(如3180h),再在API页上选Standard Application Entry Points框中的Real/V86 Mode标签,即可生成MyDevice::V86_API_Entry入口,访问它的汇编程序是:

　　entry dd ？
　　mov ax,1684h ;功能号
　　mov bx,3180h ;接口ID
　　int 2fh ;取入口的段/偏移到es/di,成功时,di及es返回非零值
　　mov ax,es
　　or ax,di
　　jz L0
　　mov word ptr [entry],di
　　mov word ptr [entry+2],es
　　mov ah,码C
　　call [entry]
　　L0: 错误处理
　　MyDevice::V86_API_Entry(VMHANDLE hVM,CLIENT_STRUCT* p)入口可以是:
　　if (p-CBRS.Client_AH==码C) p-CBRS.Client_AL=0;

　　3. 被保护模式下16位应用程序访问的接口

　　与第2条类似,但选Protected Mode标签,即可生成MyDevice::PM_API_Entry入口,访问它的程序是:

　　int PASCAL WinMain(HANDLE h1,HANDLE h0,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow){
　 
　　FARPROC entry; //32位
　　_asm{
　　mov ax,1684h
　　mov bx,3180h
　　int 2fh ;取入口的选择符/偏移到es/di,成功时,di及es返回非零值
　　mov ax,es
　　or ax,di
　　jz L0
　　mov word ptr [entry],di
　　mov word ptr [entry+2],es
　　mov ah,码C
　　call [entry]
　　}

　　对PM_API_Entry的处理如第2条。

　　4. 被DPMI的实模式/V86模式下16位应用程序访问的接口

　　与第2条类似,但在API页上选Vendor Specific Application Entry Points中的Real/V86 Mode标签,然后在Vendor ID String中输入唯一标识串my,即可生成My_V86VendorEntry::handler入口,访问它的程序是:

　　str db ‘my',0 ;VxD的唯一标识串

　　entry dd ？

　　mov ax,168Ah ;功能号

　　lea si,str ;要求ds/si值是str的段值/偏移值

　　int 2Fh ;取入口的段/偏移到es/di,成功时,al返回0

　　cmp al,0

　　jne L0

　　mov word ptr [entry],di

　　mov word ptr [entry+2],es

　　...

　　call [entry]

　　对handler的处理如第二条。

　　5. 被DPMI的保护模式下16位应用程序访问的接口

　　与第4条类似,但选Protected Mode标签,即可生成My_ProtVendorEntry::handler入口,访问它的程序是:

　int PASCAL WinMain(HANDLE h1,HANDLE h0,LPSTR lpCmdLine,int nCmdShow){
　　char *id="my";
　　FARPROC entry;
　　_asm{
　　mov ax,168Ah
　　mov si,id
　　int 2Fh ;取入口的选择符/偏移到es/di
　　cmp al,0
　　...
　　}
　　}

　　对handler的处理如第2条。

　　6. 可被其他VxD访问的接口

　　若your.VxD欲调my.VxD的做两数相减的minus接口,需在my.VxD的VxD service页上输入原型

　　DWORD _cdecl minus(DWORD i,DWORD j),再在MyDevice::minus中,写return(i-j);

　　your.mak中,需处理中间文件wrap.cpp:

　　OBJECTS=your.OBJ wrap.obj

　　...

　　wrap.OBJ:wrap.cpp my.h

　　wrap.cpp中,对带参数的VxD服务,需用VMM宏指令VxDJmp转入,各参数进入wrap时,已按C的调用约定入栈;对不带参数VxD服务,可调用VMM宏指令VxDCall(接口名):

#include "my.h"
　　DWORD _cdecl MyDevice::minus(DWORD i,DWORD j){
　　VxDJmp(minus);
　　}
　　your.cpp的某一函数f,可用VMM服务Get_DDB,查my.VxD是否已装入,若未装入,则用VxDLDR服务VxDLDR_LoadDevice将其装入:
　　#define DEVICE_MAIN
　　#include "your.h"
　　Declare_Virtual_Device(YOUR)
　　#undef DEVICE_MAIN
　　#include "my.h" //此行需在DEVICE_MAIN外
　　VOID f(){
　　PDEVICEINFO pinfo;
　　PDDB pddb;
　　DWORD r;
　　pddb=Get_DDB(0,"MY
　　"); //用空格补全长度小于8的VxD名
　　if (pddb==0) {//未装入
　　r=VxDLDR_LoadDevice("my.VxD",
　　VxDLDR_INIT_DEVICE,&pinfo,&pddb);
　　if (r!=0) //VxDLDR_LoadDevice未能成功装入my.VxD
　　return;
　　}
　　MyDevice::minus(值1,值2);
　　  }