Совсем недавно я перешёл на 3 курс технического университета, где на нашу группу вновь навалилась целая куча новых предметов. Одним из них являлся ИиУВМ(Интерфейсы и устройства вычислительных машин), на котором нам предстояло изучать, как те или иные части компьютера взаимодействуют между собой. Уже на 2 лабораторной работе нам выдали задание, суть которого заключалась в переборе всех устройств на PCI шине и получению их Vendor и Device ID через порты ввода-вывода. Для упрощения задачи преподаватель выдал ссылку на специальный драйвер и dll библиотеку под Windows XP и заявил, что это оптимальный вариант выполнения работы, так как по другому сделать её невозможно. Перспектива писать код под устаревшую OS меня не радовала, а слова про "невозможность" другой реализации лишь разожгли интерес. После недолгих поисков я выяснил, что цель может быть достигнута с помощью самописного драйвера.  В этой статье я хочу поделиться своим опытом, полученным в ходе длительных блужданий по документации Microsoft и попыток добиться от ChatGPT вменяемого ответа. Если вам интересно системное программирование под Windows - добро пожаловать под кат. Современные драйвера под Windows могут быть основаны на одном из двух фреймворков: KMDF и UMDF (Kernel Mode Driver Framework и User Mode Driver Framework). В данной статье будет рассматриваться разработка KMDF драйвера, так как на него наложено меньше ограничений в отношении доступных возможностей. До UMDF драйверов я пока не добрался, как только поэкспериментирую с ними, обязательно напишу статью! Разработка драйверов обычно происходит с помощью 2 компьютеров (или компьютера и виртуальной машины), на одном вы пишите код и отлаживаете программу (хост-компьютер), на другом вы запускаете драйвер и молитесь, чтобы система не легла после ваших манипуляций (целевой компьютер). Перед началом работы с драйверами обязательно создайте точку восстановления, иначе вы рискуете положить свою систему так, что она перестанет запускаться. В таком случае выходом из ситуации станет откат Windows в начальное состояние (то есть в состояние при установке), что уничтожит не сохранённые заранее файлы на системном диске. Автор данной статьи наступил на эти грабли и совсем забыл скопировать свои игровые сохранения в безопасное место... Первый запуск драйвера после добавления обработки IOCTL запросов на моём компьютере приводит к падению системы с необходимостью откатываться на точку восстановления. После этого драйвер запускается и работает без проблем. Самое странное, что если перенести тот же код в новый проект и запустить этот драйвер, то падения не происходит. Причины этого найти мне не удалось, так что прошу помощи в комментариях. Я не профессиональный разработчик и данная статья лишь способ проложить дорогу для тех, кому так же, как и мне, стало интересно выйти за рамки привычных user mode приложений и попробовать что-то новое. Критика и дополнения приветствуются, постараюсь по возможности оперативно исправлять все ошибки. Теперь точно всё :) В данной статье я не буду рассматривать вопрос о создании Hello world драйвера, этот вопрос полностью разобран тут. Рекомендую чётко следовать всем указаниям этого руководства, для того чтобы собрать и запустить свой первый драйвер. Это может занять некоторое время, но как можно достигнуть цели не пройдя никакого пути? Если у вас возникнут проблемы с этим процессом, я с радостью помогу вам в комментариях. Полезно будет установить утилиту WinObj, которая позволяет вам просматривать имена файлов устройств и находить символические ссылки, которые на них указывают. Качаем тут. Также неплохой утилитой является DebugView. Она позволяет вам просматривать отладочные сообщения, которые отправляются из ядра. Для этого необходимо включить опцию Kernel Capture на верхней панели. Теперь с полным баком всяких утилит и библиотек переходим к самому интересному. В результате выполнения всех пунктов руководства Microsoft вы должны были сформировать файл драйвера cо следующим содержимым (комментарии добавлены от меня): Данный драйвер не делает ничего интересного, кроме 2-х отладочных сообщений и создания экземпляра устройства. Пока мы не можем общаться с устройством из пространства пользователя. Нужно это исправить! Весь дальнейший код будет добавляться в функциюKmdfHelloWorldEvtDeviceAddДля достижения цели необходимо создать файл устройства и символическую ссылку на него в пространстве ядра. С этим нам помогут функции WdfDeviceInitAssignNameи WdfDeviceCreateSymbolicLinkОднако просто вызвать их, передав имена файлов, не получится, нужна подготовка. Начнём с тех самых имён. Они представляют собой строки в кодировке UTF-8. Следующий пример показывает способ инициализации строки в пространстве ядра. Желательно придерживаться показанного в примере стиля именования файла устройства, то есть начинаться имя должно с префикса \Device\ Следующим шагом становится установление разрешения на доступ к устройству. Оно может быть доступно или из пространства ядра, или из системных или запущенных администратором программ. Внимание на код. Комментарий капсом - это пометка какой тип разрешения на устройство здесь выставлен. В документации Microsoft описаны константы, аналогичные комментарию, однако у меня компилятор их не видел, и мне пришлось вставлять строку в сыром виде. Ссылка на типы разрешений тут. Далее необходимо настроить дескриптор безопасности для устройства. Если коротко, то это реакция устройства на обращения к своему файлу.  Наконец-то мы можем создать файл устройства: Переходим к символической ссылке, следующий код должен быть вставлен после функции WdfDeviceCreate Итоговый код функции KmdfHelloWorldEvtDeviceAdd должен иметь следующий вид: После сборки и установки драйвера, в утилите WinObj по пути "GLOBAL??" вы сможете увидеть следующее: Взаимодействие с устройством происходит через IOCTL запросы. В режиме пользователя есть специальная функция, которая позволяет отправлять их устройству и получать данные  в ответ. Пока сконцентрируемся на обработке этих запросов на стороне драйвера. С чего начнётся этот этап? Правильно! С инициализации необходимых компонентов. Следите за руками: Очередь есть, но нет обработчика. Работаем: Вот мы уже и на финишной прямой, у нас есть очередь, есть обработчик, но последний не возвращает и не принимает никаких данных. Сделаем так, чтобы обработчик возвращал нам сумму переданных чисел. Объявим 2 структуры, из их названий будет понятно для чего они будут использоваться. В режиме ядра лучше использовать системные типы данных, такие как USHORT, UCHAR и другие. Обновлённая функция обработки IOCTL запроса: Последний шаг - программа в режиме пользователя. Cоздаём обычный С или C++ проект и пишем примерно следующее: При запуске вы должны получить такой результат: Собственно, на этом всё. В конечном итоге мы получили драйвер, способный принимать и отвечать на запросы пользовательских программ. Дальнейшие модификации проекта ограничиваются лишь вашей фантазией.  Студент-системотехник