打开和关闭设备

设备：定义为能与之通信的任何东西。

表1：各种设备及其常见用途

设备	常见用途
文件	永久存储任何数据
目录	属性和文件压缩的设置
逻辑磁盘驱动器	格式化驱动器
物理磁盘驱动器	访问分区表
串口	通过电话线传输数据
并口	将数据传输至打印机
邮件槽	一对多数据传输，通常是通过网络传到另一台运行Windows的机器上
命名管道	一对一数据传输，通常是通过网络传到另一台运行Windows的机器上
匿名管道	单机上的一对一数据传输（绝对不会跨网络）
套接字	报文或数据流的传输，通常是通过网络传到任何支持套接字的机器上（机器不一定要运行Windows操作系统）
控制台	文本窗口的屏幕缓存

Windows允许我们以相同的方式来从设备读取数据和向设备写入数据，而不必关心他是何种类型的设备。当然各种设备之间还是存在差异。例如对于串口来说，设置波特率是合理的，但在使用命名管道来进行跨网络传输，波特率就没有意义。文件是最常用的设备之一。

表2：用来打开各种设备的函数

设备	用来打开设备的函数
文件	CreateFile (pszName 为路径或UNC路径名)
目录	CreateFile (pszName 为路径或UNC路径名). 如果在调用CreateFile的时候指定 FILE_ FLAG_BACKUP_SEMANTICS 标志，那么Windows允许我们打开一个目录。打开目录使我们能够改变目录的属性和它的时间戳。
逻辑磁盘驱动器	CreateFile (pszName is "//./x :"). 如果指定的字符串是 "//./x :"的形式，那么Windows允许我们打开一个逻辑磁盘驱动器，其中的x是驱动器的盘符。打开驱动器使我们能够格式化驱动器或检测驱动器媒介的大小。
无力磁盘驱动器	CreateFile (pszName 为 "//./PHYSICALDRIVEx "). 如果指定的字符串是"//./PHYSICALDRIVEx " 的形式，那么Windows允许我们打开一个屋里磁盘驱动器，其中的x是物理驱动器号。例如，为了读写用户的第一个物理驱动器的扇区，我们应该制定"//./PHYSICALDRIVE0".打开物理驱动器使我们能够直接访问硬盘的分区表。打开物理驱动器有潜在的危险，错误地写入设备可能会导致操作系统的文件系统无法访问磁盘的内容
串口	CreateFile (pszName 为 "COMx ").
并口	CreateFile (pszName 为 "LPTx ").
邮件槽服务器	CreateMailslot (pszName 为 "//./mailslot/mailslotname ").
命名管道服务器	CreateNamedPipe (pszName 为 "//./pipe/pipename ").
命名管道客户端	CreateFile (pszName 为 "//servername /pipe/pipename ").
匿名管道	CreatePipe 用来打开服务器和客户端
套接字	socket , accept , 或AcceptEx .
控制台	CreateConsoleScreenBuffer 或 GetStdHandle

细看CreateFile函数

HANDLE CreateFileW(
  LPCWSTR               lpFileName,
  DWORD                 dwDesiredAccess,
  DWORD                 dwShareMode,
  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
  DWORD                 dwCreationDisposition,
  DWORD                 dwFlagsAndAttributes,
  HANDLE                hTemplateFile
);

大多数以句柄为返回值的Windows函数在失败的时候会返回NULL。但是，CreateFile返回INVALID_HANDLE_VALUE

使用文件设备

取得文件的大小

WINBASEAPI
BOOL
WINAPI
GetFileSizeEx(
    _In_ HANDLE hFile,
    _Out_ PLARGE_INTEGER lpFileSize
    );

hFile 一个已经打开的文件句柄； lpFileSize是一个LARGE_INTEGER联合类型的地址。

设置文件指针的位置

文件内核对象有一个文件指针64位偏移量，表明应该在哪里执行下一次同步读取或写入操作。初始值为0 例如一下代码先读取前10个字节到缓存，然后再把后10个字节读取到缓存中。

执行同步设备I/O

同步设备IO，可以是文件，邮件槽，管道，套接字等。最常见的操作就是读写数据。

WINBASEAPI
_Must_inspect_result_
BOOL
WINAPI
ReadFile(
    _In_ HANDLE hFile,
    _Out_writes_bytes_to_opt_(nNumberOfBytesToRead, *lpNumberOfBytesRead) __out_data_source(FILE) LPVOID lpBuffer,
    _In_ DWORD nNumberOfBytesToRead,
    _Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfBytesRead,
    _Inout_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped
    );

WINBASEAPI
BOOL
WINAPI
WriteFile(
    _In_ HANDLE hFile,
    _In_reads_bytes_opt_(nNumberOfBytesToWrite) LPCVOID lpBuffer,
    _In_ DWORD nNumberOfBytesToWrite,
    _Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,
    _Inout_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped
    );

hFile：表示要访问的设备句柄。（打开设备时不要执行FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，否则系统会认为我们想要与设备执行异步IO） lpBuffer：执行一个缓存，函数会把数据读取到该缓存中，或者把缓存中的数据写入设备。 nNumberOfBytesToRead：（要读取的字节） nNumberOfBytesToWrite ：(要写入多少字节） lpNumberOfBytesRead：（返回实际读取的字节） lpNumberOfBytesWritten：(返回实际写入的字节） lpOverlapped：（设置为NULL 表示执行同步读写） ReadFile：（用于使用GENERIC_READ打开的设备） WriteFile：(用于使用GENERIC_WRITE打开的设备）

异步设备I/O基础

和计算机执行的其他操作相比，设备IO是其中最慢，最不可预测的操作之一。异步IO就是，将IO请求加入请求队列，由设备的驱动程序来执行IO，应用程序当前的线程不会被挂起。 CreateFile dwFlagsAndAttributes参数中指定FILE_FLAG_OVERLAPPED标志来打开设备。

接受I/O请求完成通知

windows提供了4种不同方法来接收IO请求已经完成的通知。

技术	摘要
触发设备内核对象	当向一个设备同时发出多个I/O请求的时候，这种方法没什么用。它允许一个线程发出I/O请求，另一个线程对结果进行处理。
触发事件内核对象	这种方法允许我们向一个设备同时发出多个I/O请求。它允许一个线程发出I/O请求，另一个线程对结果进行处理。
使用可提醒I/O	这种方法允许我们向一个设备同时发出多个I/O请求。发出I/O请求的线程必须对结果进行处理。
使用I/O 完成端口	这种方法允许我们向一个设备同时发出多个I/O请求。它允许一个线程发出I/O请求，另一个线程对结果进行处理。这项技术具有高度的伸缩性和最佳的灵活性。

触发设备内核对象

ReadFile和WriteFile函数将IO请求添加到队列之前，会先将设备内核对象设置为未触发状态。当设备驱动完成了请求以后，驱动程序会将设备内核对象设置为非触发状态。

一旦一个线程触发了一个异步I/O请求，该线程将会继续运行，以执行其它有用的任务。但即便如此，线程最终海华丝需要与I/O操作的完成状态进行同步。我们会继续运行到线程代码中的一个点，在这个点上，除非设备数据已经被载入到缓存中，否则线程将无法执行后继操作。在Windows中设备内核对象可以用来进行线程同步，因此对象既可能处于触发状态，也可能处于未触发状态。ReadFile和WriteFile函数在将I/O请求添加到队列之前，会先将设备内核对象设为未触发状态，当设备驱动程序完成了请求之后，驱动程序会将设备内核对象设为触发状态。

可提醒I/O

当系统创建一个线程的时候，会同时创建一个与线程相关联的队列。这个队列被称为异步过程调用（asynchronous procedure call，APC）队列。当发出一个I/O请求的时候，我们可以告诉设备驱动程序在调用线程的APC队列中添加一项。

I/O完成端口

I/O 完成端口背后的理论是并发运行的线程的数量必须有一个上限——也就是说，同时发出的500个客户请求不应该允许出现500个可运行的线程。如果能在应用程序初始化的时候创建一个线程池，并让线程池中的线程在应用程序运行期间一直保持可用状态，那么服务应用程序的性能就能得到提高。I/O完成端口的设计初衷就是与线程池配合使用。

篇外

用HOOK来修改API函数的功能（5）-EXE和WDM驱动通信通常EXE和WDM驱动通信有2种方法： 1：使用DeviceIOControl函数。 2：使用自定义事件。

[笔记]Windows核心编程《九》同步设备I/O和异步设备I/O