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檔案系統驅動程式開發基礎（三）：IOCTL 控制操作詳解

編輯：關於C++

物件管理與命名空間

核心空間物件由物件管理器統一管理，邏輯上以命名空間組織。Device 目錄存放 IoCreateDevice 建立的裝置物件，FileSystem 目錄存放檔案系統驅動與識別器裝置物件。使用者模式透過「符號連結」映射存取核心裝置物件，如 COM1 對應 Serial0，C: 對應 HarddiskVolume4。核心建立符號連結用 IoCreateSymbolicLink，使用者模式用 DefineDosDevice。

hDevice = CreateFile("\\\\.\\IoctlTest", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL,
                     CREATE_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

其中 \\.\\ 對應命名空間 GLOBAL??。

IOCTL 控制碼結構

IOCTL 為 4 位元組整數，由巨集 CTL_CODE 定義：

#define IOCTL_Device_Function CTL_CODE(DeviceType, Function, Method, Access)

位元分配：DeviceType (16-31)、Function (2-13)、Method (0-1)、Access (14-15)。驅動程式可定義多個 IOCTL 碼對應不同功能。

同步/非同步與緩衝區模式

DeviceIoControl 函數

BOOL DeviceIoControl(HANDLE hDevice, DWORD dwIoControlCode,
    LPVOID lpInBuffer, DWORD nInBufferSize,
    LPVOID lpOutBuffer, DWORD nOutBufferSize,
    LPDWORD lpBytesReturned, LPOVERLAPPED lpOverlapped);

最後一個參數決定同步/非同步（需 FILE_FLAG_OVERLAPPED 開啟裝置）。同步模式下函數阻塞直到核心操作完成。

四種緩衝模式比較

模式	特性	效率
METHOD_BUFFERED	輸入/輸出皆在使用者與核心緩衝區間複製	較低
METHOD_IN_DIRECT	輸入複製，輸出透過 MDL 直接映射	中等
METHOD_OUT_DIRECT	輸出透過 MDL 直接映射，輸入複製	中等
METHOD_NEITHER	直接傳遞使用者緩衝區位址，驅動需在該處理序內文存取	最高

MDL (Memory Descriptor List) 將使用者模式記憶體映射至核心，避免複製。Neither 模式要求驅動程式在正確的處理序內文執行。

執行內文

驅動例程可能在三種內文執行：系統處理序內文、特定使用者執行緒/處理序內文、任意使用者執行緒/處理序內文。理解內文對正確存取使用者模式記憶體至關重要。

實作範例與資源

WINDDK\\3790\\src\\general\\ioctl：標準 IOCTL 範例，含服務安裝/啟動/停止/移除流程與 DeviceIoControl 使用。
Rootkits 內核鉤子、SSDT 分析、被佔用檔案操作、diskid32 磁碟序列號讀取 等進階應用。