WDM驱动程序中的内核模式内存管理与分页机制

"本文主要探讨了在WDM驱动程序设计中内核模式下的内存管理和中断请求级的概念。在Windows系统中，内核模式地址空间分为分页内存和非分页内存，而中断请求级（IRQL）则用来管理不同任务的执行优先级。" 在Windows驱动开发中，内核模式的内存管理扮演着至关重要的角色。内核模式地址空间是操作系统核心代码和驱动程序共享的区域，位于每个进程虚拟地址空间的高端部分，即0x80000000~0xFFFFFFFF之间。由于进程间的地址空间切换，驱动程序不能直接依赖用户模式的内存地址，因为这些地址可能在上下文切换后失效。 虚拟内存系统通过分页技术将物理内存和磁盘交换，使得应用程序可以使用超出实际物理内存大小的地址空间。在内核模式下，存在两种类型的内存池：分页内存和非分页内存。分页内存允许页面在物理内存和磁盘之间动态交换，而非分页内存则保证了关键数据和代码始终驻留在物理内存中，以防止页故障。一般而言，执行在高IRQL级别的代码必须位于非分页池，因为它们不能触发可能导致页面交换的页故障。 中断请求级（IRQL）是Windows操作系统中控制任务抢占的关键机制。每个硬件中断和特定软件事件都有其特定的IRQL。IRQL较高的活动可以打断IRQL较低的任务执行。用户模式程序通常在PASSIVE_LEVEL运行，可被任何高优先级任务抢占。而在DISPATCH_LEVEL运行的代码，如DPC和StartIo例程，不能被线程调度或IRP处理所中断，这确保了它们的实时性。 设备驱动程序的回调函数根据其功能和执行要求，可能在不同的IRQL级别上运行。例如，DriverEntry和AddDevice等初始化函数以及大部分IRP处理函数在PASSIVE_LEVEL执行，而StartIo和DPC例程在DISPATCH_LEVEL执行，以满足快速响应硬件中断的需求。 WDM驱动程序设计中的内核模式内存管理和中断请求级管理是确保系统稳定性和效率的关键机制。理解并正确应用这些概念对于编写高效、可靠的驱动程序至关重要。