從用戶模式訪問內核內存（Windows）

Question

我正在編寫一個驅動程序，該驅動程序需要分配一個非分頁的內存池，出於性能考慮，必須可以直接從用戶模式程序訪問該內存。

在驅動程序條目中，我使用以下兩種類型的方法分配了一些內存：

pMdl = IoAllocateMdl(NULL,
                     4096,
                     FALSE,
                     FALSE,
                     NULL);
if(!pMdl) {
    DbgPrintEx(DPFLTR_IHVVIDEO_ID, DPFLTR_INFO_LEVEL, "Error on IoAllocateMdl. Returning from driver early.\n");
    return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
}
MmBuildMdlForNonPagedPool(pMdl);
userMemory = (void *)MmMapLockedPagesSpecifyCache(pMdl, UserMode, MmWriteCombined, NULL, FALSE, LowPagePriority);

和

userMemory = ExAllocatePoolWithTag(
                NonPagedPool,
                4096,
                POOL_TAG);

現在，我不想每次需要從此內存中進行寫入/讀取時都發出DeviceIoControl，而是我想要執行以下操作：

char* sharedMem;
.....
transactionResult = DeviceIoControl ( hDevice,
                        (DWORD) IOCTL_MMAP,
                        NULL,
                        0,
                        sharedMem,
                        sizeof(int),
                        &bRetur,
                        NULL
                        );
.....
sharedMem[0]='c';

使用DeviceIoControl在內核內存中獲取地址，然后直接使用它，就像在Linux下是mmap一樣。

在Windows中有某種方法可以做到這一點嗎？

我已經做到了：

hMapFile = OpenFileMapping(
                FILE_MAP_ALL_ACCESS,     // Read/write access
                TRUE,
                "Global\\SharedMemory"); // Name of mapping object

lastError = GetLastError();
if (hMapFile == NULL)
{
    printf("Could not create file mapping object (%d).\n" ,GetLastError());
    return 1;
}
pBuf = (char*)MapViewOfFile(hMapFile,            // Handle to map object
                            FILE_MAP_ALL_ACCESS, // Read/write permission
                            0,
                            0,
                            4096);

if (pBuf == NULL)
{
    printf("Could not map view of file (%d).\n", GetLastError());
    CloseHandle(hMapFile);
    return 1;
}
pBuf[0] = 'c';
pBuf[1] = '\n';
CloseHandle(hMapFile);

我在內核中創建了這樣的視圖：

RtlInitUnicodeString(&name, L"\\BaseNamedObjects\\SharedMemory");
InitializeObjectAttributes(&oa, &name, 0, 0, NULL);
ZwCreateSection(&hsection, SECTION_ALL_ACCESS, &oa, &Li, PAGE_READWRITE, SEC_COMMIT, NULL);

ZwMapViewOfSection(hsection, NtCurrentProcess(),
                   &userMem, 0, MEM_WIDTH, NULL,
                   &j, ViewShare, 0, PAGE_READWRITE);

但是在內核中，當我讀取內存時，它是空的：怎么可能呢？

Answer 1

我終於明白了這是如何工作的。

首先，我創建了如下結構。

typedef struct _MEMORY_ENTRY
{
    PVOID pBuffer;
} MEMORY_ENTRY, *PMEMORY_ENTRY;

這將用於將虛擬地址從內核空間返回到用戶空間。

在我使用的DriverEntry中

userMem = ExAllocatePoolWithTag(NonPagedPool,
                                MEM_WIDTH,
                                POOL_TAG );

設置非分頁內存。

然后，我創建了一個在DIRECT_OUT模式下工作的IOCTL，它執行以下代碼片段：

...
PMDL         mdl = NULL;
PVOID        buffer = NULL;
MEMORY_ENTRY returnedValue;
 void*       UserVirtualAddress = NULL;
...
buffer = MmGetSystemAddressForMdlSafe(Irp->MdlAddress, NormalPagePriority); // Gets safely the pointer for the output in the IRP
mdl = IoAllocateMdl(userMem, MEM_WIDTH, FALSE, FALSE, NULL); // Allocate the memory descriptor list
MmBuildMdlForNonPagedPool(mdl); // This is needed when we're managing NonPaged memory
UserVirtualAddress = MmMapLockedPagesSpecifyCache(
                         mdl,
                         UserMode,
                         MmNonCached,
                         NULL,
                         FALSE,
                         NormalPagePriority); // Return the virtual address in the context of
                                              // the user space program who called the IOCTL

returnedValue.pBuffer = UserVirtualAddress;
RtlCopyMemory(buffer,
            &returnedValue,
            sizeof(PVOID)); // I copy the virtual address in the structure that will
                            // be returned to the user mode program by the IRP

在用戶模式程序中，我只需要這樣做

transactionResult = DeviceIoControl(
                        hDevice,
                        (DWORD) IOCTL_MMAP,
                        NULL,
                        0,
                        sharedMem,
                        sizeof(void*),
                        &bRetur,
                        NULL
                        );

在（MEMORY_ENTRY *）sharedMem-> pBuffer中，我們將找到由內核空間創建和共享的內存區域，內核和用戶程序可以直接訪問該區域。

我沒有寫過，但是我們需要記住將整個MmGetSystemAddressForMdlSafe（...）-----> RtlCopyMemory（...）包裝在Try ... Except塊中，因為我們在這里可能會遇到各種問題，最終會導致BugCheck，因此比后悔更安全。 無論如何，如果您在檢查的環境中編譯此類代碼，Microsoft AutocodeReview將指出這一點。

如果有人需要更多說明，或者我寫錯了，請告訴我，我很樂意修改此帖子。