|
内容要点展示：
文章概要 最近一个项目呢，是做一个基于 TDI 的防火墙， 而在该防火墙的实现过程中呢，有对文件的处理， 因为这个防火墙中涉及到日志文件，黑名单文件，白名单文件的处理， 所以整个的 TDI 防火墙中对于文件处理这一块， 就涉及到文件的创建，打开，读取，写入等等文件操作。 而在内核中处理文件呢，自然有其特殊的一面，所以不太好操作。 同时还需要有定时器的处理以及 IRQL 的控制等细节。 文件操作概要 在 Windows 操作系统的内核环境中，对于文件的路径和在应用层中的表示是不同的， 在应用层中，我们对于文件的路径很简单，比如：E:\Driver\CodeProject\Sample.txt 但是在内核环境下，则必须在前面的路径中再加上一点点：\DosDevices\E:\Driver\CodeProject\Sample.txt 。 其实这一点呢，估计写过一点点驱动程序的都很熟悉了，因为创建符号链接名的时候都是这样来实现的， 还有值得一提的是，在 Windows 2000 以及以后的 Windows 操作系统中，可以通过 ?? 来代替 DosDevices 了， 也就是说内核中文件的路径又可以写成：\??\E:\Driver\CodeProject\Sample.txt 。 然后呢，既然有了文件的路径，那么同样可以通过 内核 API（不是 Win32 API） 来打开文件从而获得句柄。 获得句柄以后呢，就可以通过 内核 API 来完成读写等等操作了。 文件操作涉及的内核 API 首先，来看一下将要使用的针对于文件处理的 内核 API 。
对于上面的这些 API 呢，MSND 上明确记载： must be running at IRQL = PASSIVE_LEVEL and with APCs enabled. 也就是说，它们必须运行在 IRQL 为 PASSIVE_LEVEL 层， 众所周知的是，PASSIVE_LEVEL 是所有中断请求级别 (IRQL) 中最低的， 也就是说，工作在这个中断请求级别下的任务相比于工作在其他 IRQL 层（比如 DISPATCH_LEVEL）的任务来说， 它们获得 CPU 处理的时间会更少，至于为什么对于文件的处理的时候 IRQL 必须为最低呢， 这里其实稍动脑子想想就能够明白，对于文件的处理向来都是很慢的，需要消耗很多的 CPU 时间， 如果你在内核中进行文件操作，而且这些操作不是工作在 PASSIVE_LEVEL 层的话， 那么这些文件操作就有更多的机会获取到 CPU 时间， 从而会消耗很多的 CPU 时间，从而造成系统性能的大幅度下降。 然后的话，上面的这些 API 如果你不是在 PASSIVE_LEVEL 下调用的话， 那么 Windows 会很坦率的给你一个蓝屏，从而很显示的提示您：非法了。 再来看看这些 API 的原型，至于这些 API 的具体信息，MSDN 中有很完整的解释，这里就不给出了： NTSTATUS ZwCreateFile( OUT PHANDLE FileHandle, IN ACCESS_MASK DesiredAccess, IN POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes, OUT PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, IN PLARGE_INTEGER AllocationSize OPTIONAL, IN ULONG FileAttributes, IN ULONG ShareAccess, IN ULONG CreateDisposition, IN ULONG CreateOptions, IN PVOID EaBuffer OPTIONAL, IN ULONG EaLength ); NTSTATUS ZwOpenFile( OUT PHANDLE FileHandle, IN ACCESS_MASK DesiredAccess, IN POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes, OUT PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, IN ULONG ShareAccess, IN ULONG OpenOptions ); NTSTATUS ZwClose( IN HANDLE Handle );
NTSTATUS ZwReadFile( IN HANDLE FileHandle, IN HANDLE Event OPTIONAL, IN PIO_APC_ROUTINE ApcRoutine OPTIONAL, IN PVOID ApcContext OPTIONAL, OUT PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, OUT PVOID Buffer, IN ULONG Length, IN PLARGE_INTEGER ByteOffset OPTIONAL, IN PULONG Key OPTIONAL ); NTSTATUS ZwWriteFile( IN HANDLE FileHandle, IN HANDLE Event OPTIONAL, IN PIO_APC_ROUTINE ApcRoutine OPTIONAL, IN PVOID ApcContext OPTIONAL, OUT PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, IN PVOID Buffer, IN ULONG Length, IN PLARGE_INTEGER ByteOffset OPTIONAL, IN PULONG Key OPTIONAL ); NTSTATUS ZwQueryInformationFile( IN HANDLE FileHandle, OUT PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock, OUT PVOID FileInformation, IN ULONG Length, IN FILE_INFORMATION_CLASS FileInformationClass ); 定时器涉及的内核 API 在内核中使用定时器呢，有好几种方式， 我这里只介绍了我在这个 TDI 防火墙项目中所使用的定时器， 至于其他几种定时器的使用呢，我给出几篇来自博客园和看雪的博文的链接， 这几篇博文对定时器的介绍都是非常贴切详细的，有想了解定时器的这里荣老衲推荐一下。 定时器：http://www.cnblogs.com/mydomain/archive/2010/11/14/1877125.html 高手进阶windows内核定时器之一：http://bbs./showthread.php?t=60474 高手进阶windows内核定时器之二：http://bbs./showthread.php?t=60579 VOID KeInitializeTimer( IN PKTIMER Timer ); VOID KeInitializeDpc( IN PRKDPC Dpc, IN PKDEFERRED_ROUTINE DeferredRoutine, IN PVOID DeferredContext ); BOOLEAN KeSetTimer( IN PKTIMER Timer, IN LARGE_INTEGER DueTime, IN PKDPC Dpc OPTIONAL ); // DPC 回调函数 VOID CustomDpc( IN struct _KDPC *Dpc, IN PVOID DeferredContext, IN PVOID SystemArgument1, IN PVOID SystemArgument2 ); 对于上面这些 API 的使用呢，就是先调用 KeInitializeTimer 来初始化一个内核定时器， 然后调用 KeInitializeDpc 来初始化一个 DPC ，在该 DPC 中需要指定回调函数 CustomDpc , 然后再调用 KeSetTimer 来将定时器和 DPC 关联起来，同时也在这个 API 中指定定时器触发的时间间隔。 需要注意的是，使用 KeSetTimer 设置好定时器后，定时器只会触发一次， 如果要持续的触发定时器，则必须在 CustomDpc 这个回调函数中重新调用 KeSetTimer 来重新设置定时器触发。 还有需要注意的一点是在 CustomDpc 这个回调函数其是工作在 DISPATCH_LEVEL 这个 IRQL 层而非 PASSIVE_LEVEL 。 IO_WORKITEM 概要 对于这个 TDI 防火墙项目呢，我要实现的是如下这种方式的文件处理操作， 1. 每隔 10s 即需要重新读取黑名单和白名单中的 IP 地址。 2. 每隔 1h 即需要重新创建日志文件。 所以，我的思路就是通过两个内核定时器来实现， 然后在内核定时器中来处理上面的这两个针对文件的操作， 但是上面也提到了，在定时器所绑定的 DPC 的回调函数 CustomDpc 是工作在 DISPATCH_LEVEL 下， 而我们的 ZwCreateFile 之类的函数均必须工作在 PASSIVE_LEVEL 下， 如果是直接在 CustomDpc 下直接进行 ZwCreateFile 这些函数的话， 乖乖，直接给个很耀眼的提示 - 蓝屏。 要解决上面的这个问题呢，就必须要用到 IO_WORKITEM， 因为 IO_WORKITEM 这个东西呢，与其绑定的回调函数是工作在 PASSIVE_LEVEL 下的， IO_WORKITEM 其实就是一个 IO 工作项，在操作系统中，由系统自行维护了一个 IO_WORKITEM 队列， 而每一个 IO_WORKITEM 呢均有其对应的一个回调函数，众所周知的是， 操作系统有一个系统线程池，所以系统会自动的使用这个系统线程池中的某一个空闲线程， 然后这个空闲线程从 IO_WORKITEM 队列中取出一个 IO_WORKITEM ， 然后这个线程便调用这个 IO_WORKITEM 的回调函数进行处理， 这样这个 IO_WORKITEM 也就得到了处理，关键是它的处理还是在 IRQL 为 PASSIVE_LEVEL 时进行的。 而这刚好适应了我前面的需求。 IO_WORKITEM 涉及的内核 API 只列出我所使用的，关于其他的可以查看 MSDN PIO_WORKITEM IoAllocateWorkItem( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject ); VOID IoQueueWorkItem( IN PIO_WORKITEM IoWorkItem, IN PIO_WORKITEM_ROUTINE WorkerRoutine, IN WORK_QUEUE_TYPE QueueType, IN PVOID Context ); // IO_WORKITEM 回调函数 VOID WorkItem ( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PVOID Context ); 不完整代码展示： 基本定义： //定义读取黑白文件的时间间隔为 10 秒 #define READ_FILE_INTERVAL -10000 * 1000 * 10 //定义创建新的日志文件间隔为 1 小时 #define CREATE_LOGFILE_INTERVAL -10000 * 1000 * 60 * 60 HANDLE hBlackFile; typedef struct _KTIMER_EXT {
KDPC kDpc; //存储 DPC 对象 KTIMER kTimer; //存储计时器对象 LARGE_INTEGER dueInterval; //记录计时器间隔时间 } KTIMER_EXT, * PKTIMER_EXT; //两个内核定时器 KTIMER_EXT queryFileInfoKTimerExt; KTIMER_EXT createLogKTimerExt; //保存设备句柄 PDEVICE_OBJECT pDeviceObj; //从黑名单文件中读取出所有的黑名单记录 VOID ReadBlackFile(); //查询文件信息的 Work Item 的回调处理函数 VOID WorkerItemQueryFileInfoRoutine(PDEVICE_OBJECT DeviceObject, PVOID Context); //查询文件信息定时器的 DPC 回调函数 VOID QueryFileInfoTimerDpcRoutine(PKDPC pDpc, PVOID pContext, PVOID SysArg1, PVOID SysArg2); 打开或者创建文件： WCHAR fileName2[] = L"\\??\\C:\\NdisBlack.txt"; WCHAR fileName3[] = L"\\??\\C:\\NdisWhite.txt"; NTSTATUS status; UNICODE_STRING unifilename2; UNICODE_STRING unifilename3; OBJECT_ATTRIBUTES oa; IO_STATUS_BLOCK iostatus; RtlInitUnicodeString(&unifilename2,fileName2); RtlInitUnicodeString(&unifilename3,fileName3);
InitializeObjectAttributes(&oa,&unifilename1, OBJ_CASE_INSENSITIVE|OBJ_KERNEL_HANDLE, NULL,NULL); status = ZwCreateFile(&hBlackFile, FILE_READ_DATA|FILE_READ_ATTRIBUTES , &oa, &iostatus, NULL, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE, FILE_OPEN_IF, 0, 0, 0); if(!NT_SUCCESS(status)) {
DbgPrint("ZwCreateFile(BlackFile) Failed %8x",status);
return status; }
读取文件： ULONG length; PCHAR pBuffer; NTSTATUS status; LARGE_INTEGER offset = {0};
IO_STATUS_BLOCK ioStatus; pBuffer = (PCHAR)ExAllocatePool(NonPagedPool, ROWLENGTH); while(1) {
RtlZeroMemory(pBuffer, ROWLENGTH); status = ZwReadFile(hBlackFile, NULL, NULL, NULL, &ioStatus, pBuffer, ROWLENGTH, &offset, NULL); if(!NT_SUCCESS(status)) {
if(STATUS_END_OF_FILE == status) {
DbgPrint("Read All File Contents ! \n");
break; } } DbgPrint("Current ID: %d \n",lTotalBlackRecordCount);
DbgPrint("Current Data: %s \n",chArrayBlack[lTotalBlackRecordCount]);
//包括一个 ; 以及每一行的结束符 \t\r 所以总共是 3 个字符 length = i + 3; offset.QuadPart += length; } 写入文件： NTSTATUS ntstatus; IO_STATUS_BLOCK iostatus; LARGE_INTEGER ByteOffset = { 0 } ;
ntstatus = ZwWriteFile(hLogFile, NULL, NULL, NULL, &iostatus, pszDest,pszDestLen, &ByteOffset, NULL);
定时器设置（在其中绑定了 DPC 回调函数）： pDeviceObj = theDriverObject->DeviceObject; queryFileInfoKTimerExt.dueInterval.QuadPart = READ_FILE_INTERVAL; KeInitializeTimer(&queryFileInfoKTimerExt.kTimer); KeInitializeDpc(&queryFileInfoKTimerExt.kDpc, QueryFileInfoTimerDpcRoutine, (PVOID)&queryFileInfoKTimerExt); KeSetTimer(&queryFileInfoKTimerExt.kTimer, queryFileInfoKTimerExt.dueInterval, &queryFileInfoKTimerExt.kDpc); DbgPrint("读文件定时器设置成功 ! \n");
定时器之 DPC 回调函数（在其中创建了 IO_WORKITEM）： //在该定时器的回调函数中重新读取黑白文件 //定时器处理函数运行在 DISPATCH_LEVEL VOID QueryFileInfoTimerDpcRoutine(PKDPC pDpc, PVOID pContext, PVOID SysArg1, PVOID SysArg2) {
PKTIMER_EXT pTmpKTimerExt; PIO_WORKITEM pIoWorkItem; //由于 ZwQueryInformationFile 必须运行在 PASSIVE_LEVEL //而当前的这个函数作为内核定时器的处理函数，其工作在 DISPATCH_LEVEL //所以如果在该函数中直接调用 ZwQueryInformationFile 会由于 IRQL 的不符合而导致蓝屏 //所以在这里使用一个 IO_WORKITEM 来解决 //因为 IO_WORKITEM 的回调函数是在 PASSIVE_LEVEL 中处理的 //所以可以在 IO_WORKITEM 的回调函数中来调用 ZwQueryInformationFile pIoWorkItem = IoAllocateWorkItem(pDeviceObj); if(pIoWorkItem) {
IoQueueWorkItem(pIoWorkItem, WorkerItemQueryFileInfoRoutine, DelayedWorkQueue, NULL); } //#if DBG // _asm int 3 //#endif pTmpKTimerExt = (PKTIMER_EXT)pContext; KeSetTimer(&pTmpKTimerExt->kTimer, pTmpKTimerExt->dueInterval, &pTmpKTimerExt->kDpc); DbgPrint("读文件定时器再次设置成功 ! \n");
} IO_WORKITEM 回调函数： //Work Item 回调函数，用来查询文件属性信息从而判断是否需要重新读入黑白名单 //WorkItem 处理函数运行在 PASSIVE_LEVEL VOID WorkerItemQueryFileInfoRoutine(PDEVICE_OBJECT DeviceObject, PVOID Context ) {
NTSTATUS status; LARGE_INTEGER localTime; IO_STATUS_BLOCK ioStatus; FILE_BASIC_INFORMATION flBscInfo; //查询黑名单文件属性信息 status = ZwQueryInformationFile(hBlackFile, &ioStatus, &flBscInfo, sizeof(FILE_BASIC_INFORMATION), FileBasicInformation); if(NT_SUCCESS(status)) {
ExSystemTimeToLocalTime(&flBscInfo.ChangeTime, &localTime); RtlTimeToTimeFields(&localTime, &timeFields); if(prevReadBlackTime.QuadPart < localTime.QuadPart) {
DbgPrint("上一次读取的时间小于黑名单文件的最新修改时间，所以需要重新读取黑名单 \n");
//重新读取黑名单 ReadBlackFile(); //重新设置上一次读取黑名单文件的时间 prevReadBlackTime.QuadPart = localTime.QuadPart; } else {
DbgPrint("不需要重新读取黑名单 \n");
} } } 版权所有，欢迎转载，但转载请注明： 转载自 Zachary.XiaoZhen - 梦想的天空 |
|
|
