驱动开发（12）内核中的多线程和同步对象

时间：2022-08-15 15:46:29

本博文由CSDN博主zuishikonghuan所作，版权归zuishikonghuan所有，转载请注明出处：http://blog.csdn.net/zuishikonghuan/article/details/51301896

在内核模式下创建线程

在驱动程序中创建线程的方法是调用 PsCreateSystemThread 内核函数，此函数即可以创建系统线程，也可以创建用户线程。此函数的原型如下：

NTSTATUS PsCreateSystemThread(
  _Out_     PHANDLE            ThreadHandle,
  _In_      ULONG              DesiredAccess,
  _In_opt_  POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes,
  _In_opt_  HANDLE             ProcessHandle,
  _Out_opt_ PCLIENT_ID         ClientId,
  _In_      PKSTART_ROUTINE    StartRoutine,
  _In_opt_  PVOID              StartContext
);
  1. 参数1：一个 HANDLE 类型的指针，用于输出创建的线程句柄。此句柄必须在不需要使用时通过 ZwClose 释放。
  2. 参数2：创建线程的权限，一般设置为0。
  3. 参数3：指向指定对象的属性的结构，一般设置为 NULL 。
  4. 参数4：如果为 NULL ，则线程属于系统。如果指定一个进程句柄，则线程属于该进程，通过 NtCurrentProcess 宏可以得到当前进程句柄。
  5. 参数5：用于接收客户端ID，一般为 NULL 。
  6. 参数6：线程的启动函数指针。
  7. 参数7：传递给启动函数的数据。

线程启动函数原型：

KSTART_ROUTINE ThreadStart;

VOID ThreadStart(
  _In_ PVOID StartContext
)
{ ... }

需要注意，和用户模式线程不同，线程必须调用 PsTerminateSystemThread （或系统关机）才会退出，而不是函数返回即退出。

内核模式下的等待

驱动程序进行等待可以通过 KeWaitForSingleObject 和 KeWaitForMultipleObjects 进行等待，其实用户模式下的 WaitForSingleObject 和 WaitForMultipleObjects 就是调用了这两个函数，先来看看函数原型：

NTSTATUS KeWaitForSingleObject(
  _In_     PVOID           Object,
  _In_     KWAIT_REASON    WaitReason,
  _In_     KPROCESSOR_MODE WaitMode,
  _In_     BOOLEAN         Alertable,
  _In_opt_ PLARGE_INTEGER  Timeout
);

NTSTATUS  KeWaitForMultipleObjects(
  _In_      ULONG           Count,
  _In_      PVOID           Object[],
  _In_      WAIT_TYPE       WaitType,
  _In_      KWAIT_REASON    WaitReason,
  _In_      KPROCESSOR_MODE WaitMode,
  _In_      BOOLEAN         Alertable,
  _In_opt_  PLARGE_INTEGER  Timeout,
  _Out_opt_ PKWAIT_BLOCK    WaitBlockArray
);

解释一下 KeWaitForSingleObject ：

  1. 参数1：同步对象的指针。（不是句柄）
  2. 参数2：指定等待的原因。驱动程序应将该值设置为 Executive ，除非是做代表用户的工作，并在用户线程的上下文中，在这种情况下，应该将该值设置为运行 UserRequest 。
  3. 参数3：说明是在内核模式等待还是在用户模式等待（KernelMode or UserMode）一般设置为 KernelMode 。
  4. 参数4：设置等待是否“警惕”，一般为 FALSE 。
  5. 参数5：超时时间，若为 NULL ，则为无限等待（还记得上一篇中说过 IRQL 不小于 DISPATCH_LEVEL 的线程不能进行没有超时的等待操作吗）指向64位整数指针时，若是正数，则为从 January 1, 1601 ，若为负数，则从现在开始计时。

内核模式下的同步对象

和用户模式下的同步对象大致一样，因为用户模式同步对象就是通过调用内核同步对象函数创建的。

在应用程序中我们只能得到同步对象的指针，而在驱动程序中我们可以直接使用事件对象的指针！

对于各函数我想我不必一个个解释了，MSDN说的很清楚了，这里只起一个引导和区分作用。

1。事件

创建事件：KeInitializeEvent

创建命名事件：IoCreateNotificationEvent 和 IoCreateSynchronizationEvent

命名的事件对象的好处是，可以方便在不同驱动中找到事件对象的指针。

NotificationEvent（通知事件）和 SynchronizationEvent（同步事件）的区别：前者由未激发变为激发时，需要手动变成未激发，而后者激发后调用 KeWaitFor… 函数就会自动变为未激发。

2。自旋锁

获取自旋锁：KeAcquireSpinLock

释放自旋锁：KeReleaseSpinLock

自旋锁有“锁住”和“解锁”状态，当线程获取自旋锁时，如果处于解锁状态就可以被获取，获取会自动锁住自旋锁，必须释放后才能解锁；如果获取时处于锁住状态，那么线程就会不停地“自旋”，即线程不停地常数获取自旋锁，直到获取到为止。自旋锁不能工作在 IRQL DISPATCH_LEVEL 中断请求级。

特别需要注意：线程如果等待一个“事件”对象，那么线程就会休眠，操作系统会去调度其他线程，而获取自旋锁不同，线程会一直“自旋”，会浪费宝贵的 CPU 时间，因此获取自旋锁后到释放之前的时间不要过长。

3。互斥体/快速互斥体

创建互斥体：KeInitializeMutex

释放互斥体：KeReleaseMutex

创建快速互斥体：ExInitializeFastMutex

释放快速互斥体：ExReleaseFastMutex

快速互斥体不能被线程递归获取。

只有一个线程可以占用互斥体，获取互斥体的线程如果不释放互斥体，其他线程就不能得到互斥体，线程获取到一个互斥体时，互斥体变为激发，释放一个互斥体时，互斥体变为未激发。互斥体未激发时，等待互斥体就可以获取他，激发时则会使线程休眠，直到指定互斥体被释放后，才会有且仅有一个等待该互斥体的线程获取该互斥体。

4。信号量

创建信号量：KeInitializeSemaphore

释放信号量： KeReleaseSemaphore

信号量同样有激发和未激发两种状态，他的特殊之处是内部维护一个计数器，只要计数器不小于1就是激发状态，否则是未激发状态。

标签：

相关文章