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通过测试实例详细分析 IoMarkPending 的原理

2013-09-27 10:33 232 查看
使用IoMarkPending的原因及原理
 
为了使系统吞吐量最大化,I/O管理器希望驱动程序推迟其耗时IRP的完成。驱动程序通过在某个派遣例程中调用IoMarkIrpPending函数并返回STATUS_PENDING来表示完成操作被推迟。
 
I/O管理器在处理推迟完成时有下面类似的逻辑:
 
Irp->UserEvent =pEvent;//  don't do thisyourself(this是宾语,yourself是补足语,意思是你自己不要做这操作)
status =IoCallDriver(...);
if (status ==STATUS_PENDING)
  KeWaitForSingleObject(pEvent, ...);
 
以上内容可总结为:顶级驱动程序安装了一个完成例程(附注:也可不安装完成例程)并调用IoCallDriver。
这个过程被重复几次,经过中间的驱动程序(中间驱动程序也可以选择安装完成例程),当IRP到达能处理它的那个驱动程序级时,派遣例程就调用IoMarkIrpPending并返回STATUS_PENDING。然后该STATUS_PENDING值按原路返回到顶级驱动程序,最后回到IRP的发起者。IRP发起者检查从IoCallDriver得到的任何值,若检查到STATUS_PENDING从而发起者将立即在那个事件上等待,直到某个代码使那个事件变为通知状态。
系统是通过让IoCompleteRequest调度APC来使那个事件变成通知状态的,对于某些IRP,IoCompleteRequest会毫无条件地调度APC,而对于某些IRP,IoCompleteRequest会检查堆栈顶部IO_STACK_LOCATION中是否设置了SL_PENDING_RETURNED标志,只有这个标志被设置时才调度APC。
 
调度APC的作用:该APC会做很多清理工作,比如调用IoFreeIrp释放IRP、调用KeSetEvent使IRP发起者等待的事件为通知状态等等。
 
“被推迟的操作”结束后的处理过程:
 
     某个能处理IRP的派遣例程返回STATUS_PENDING前会首先调用IoMarkIrpPending函数在当前的堆栈单元中设置一个名为SL_PENDING_RETURNED的标志;当被推迟的操作在将来某个时候结束时,该派遣例程中的IoCompleteRequest函数会检查到SL_PENDING_RETURNED被设置,同时它会检查上层驱动是否安装了完成例程,若未安装完成例程,则它会把当前堆栈单元的SL_PENDING_RETURNED标志复制到上一层堆栈单元中,若安装了,则在调用完成例程前它不会把当前堆栈单元的SL_PENDING_RETURNED标志复制到上一层堆栈单元中,而仅仅在IRP中设置PendingReturned标志为SL_PENDING_RETURNED标志(WindowsNT就是这么设计的…),因此上层驱动的完成例程就有义务在自己的堆栈单元中设置SL_PENDING_RETURNED标志。(记住,若完成函数返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED的时,则不用调用IoMarkIrpPending。因为要调用IoCompleteRequest来再次完成它,而调用IoCompleteRequest的派遣函数所在的堆栈为最底下的一个堆栈)

 
这就是为什么我们经常在完成例程中看到这2行代码:        

if (Irp->PendingReturned)//
若下层发现上层有完成函数,则不再复制标志位,而是设置Irp->PendingReturned标志,所以上层的完成函数有必要自己设置堆栈单元中设置SL_PENDING_RETURNED标志
IoMarkIrpPending(Irp); //记住,在返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED的完成回调例程中,不要调用IoMarkIrpPending

 
说明调用IoCompleteRequest函数返回时,若发现设置了完成函数,则会先执行完成函数,之后再继续向上返回(前提是完成函数不返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED)

若IRP下发后,未调用过IoMarkIrpPending函数,则在完成函数中判断Irp->PendingReturned时就不会成立,所以有的完成函数中未作判断Irp->PendingReturned的操作。
 
EXAMPLE:完成函数返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRE,不用传播PEDING位因为需要在第1层再次调用IoCompleteRequest来完成此IRP。
 

 
IRP向下传递
堆栈返回时完成函数
第1层
if (status == STATUS_PENDING)
 
KeWaitForSingleObject(pEvent, ...);//等待完成函数中激活事件
从完成函数中返回到这里时,之后调用IoCompleteRequest来重新完成此IRP时,此时IRP从当前的1层的堆栈上开始返回,本层(1层)的堆栈并未调用过IoMarkIrpPending,所以最终完成此IRP时也不会通过APC来完成。
 
 
                     |NEXT SEND|
                                   |UP SEND|
第2层
先调用IoMarkIrpPending返回,即在堆栈上设置SL_PENDING_RETURNED标志(此时1层会等待在KeWaitForSingleObject函数中),等时机成熟后再调用IoCompleteRequest结束此IRP,这时IRP会从堆栈中返回。
1、本层(第2层)堆栈上的完成函数是在1层的派遣函数中设置的
 
2、因为本层完成函数返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRE并激活事件pEvent,所以就不用传播PEDING位了。
 
 
 
总结:调用IoMarkPending的作用是设置当前堆栈的SL_PENDING_RETURNED标志,最终目的是使SL_PENDING_RETURNED标志可以从下层堆栈单元逐步传递到堆栈顶部单元,这样就可以保证IoCompleteRequest函数会调度APC使IRP发起者免于永久阻塞。
 

 
注:在完成函数中,只有当下层驱动设置了PENDING位(通过判断Irp->PendingReturned得知)和本完成函数不返回STATUS_MORE_PROCESSING_REQUIRED时才需要调用IoMarkIrpPending设置本层的PEDING位,用于系统投递APC激活事件













在定时器到达后会完成这个IRP





-------  非附加关系的发送,注意上面的PEDING附加的区别)创建IRP传递给驱动程序的派遣函数



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标签:  驱动