1.1 WDM驱动模型概述
WDM（Windows Driver Model）是微软为 Windows 2000 及后续操作系统引入的驱动程序框架，旨在统一设备驱动开发模型，支持即插即用（PnP）和电源管理。WDM 驱动运行于内核态，通过分层结构处理 I/O 请求，是 Windows 驱动开发的核心基础。
1.1.1 WDM体系结构
WDM 体系结构建立在操作系统内核与硬件设备之间，采用对象化和分层化设计。驱动不直接操作硬件，而是通过 I/O 管理器（I/O Manager）与设备对象交互。整个体系分为三个关键层次：
- 总线驱动（Bus Driver）：负责枚举总线上的设备，检测设备插拔，管理总线电源。例如 PCI、USB 总线驱动。
- 功能驱动（Function Driver）：实现设备的主要功能，处理设备的读写、控制请求。通常由设备厂商提供。
- 过滤驱动（Filter Driver）：可选层，位于功能驱动之上或之下，用于拦截、修改或扩展 I/O 请求，如加密过滤、日志过滤。
1.1.2 层次模型与IRP传递
WDM 的层次模型决定了 I/O 请求的传递路径。当应用程序发起 I/O 操作时，I/O 管理器创建 IRP，并依次传递给设备栈中的各层驱动。每一层驱动可以选择处理 IRP，或将其传递到下一层。
| 层次 | 典型职责 | 示例 |
|---|---|---|
| 上层过滤驱动 | 数据加密、日志记录、访问控制 | 磁盘加密过滤驱动 |
| 功能驱动 | 设备核心功能实现，处理读写、控制 | 键盘类驱动、鼠标类驱动 |
| 下层过滤驱动 | 硬件错误修正、特殊协议转换 | USB 协议过滤驱动 |
| 总线驱动 | 设备枚举、资源分配、电源管理 | PCI 总线驱动、USB 主控制器驱动 |
1.1.3 驱动对象与设备对象
WDM 驱动开发的核心是理解两个关键内核对象：驱动对象（DRIVER_OBJECT）和设备对象（DEVICE_OBJECT）。驱动对象代表一个已加载的驱动程序，设备对象代表一个逻辑设备实例。
驱动对象（DRIVER_OBJECT）
驱动对象由 I/O 管理器在驱动加载时创建，包含驱动入口点、派遣函数指针、设备对象链表等关键信息。驱动开发者通过 DriverEntry 函数初始化驱动对象。
// 驱动对象关键字段（简化）
typedef struct _DRIVER_OBJECT {
PDEVICE_OBJECT DeviceObject; // 设备对象链表头
PDRIVER_DISPATCH MajorFunction[IRP_MJ_MAXIMUM_FUNCTION]; // 派遣函数表
PDRIVER_UNLOAD DriverUnload; // 卸载函数
PDRIVER_STARTIO DriverStartIo; // 启动I/O函数
// ... 其他字段
} DRIVER_OBJECT, *PDRIVER_OBJECT;设备对象（DEVICE_OBJECT）
设备对象由驱动调用 IoCreateDevice 创建，代表一个设备实例。设备对象包含设备类型、标志、当前 IRP 等信息，并链接到对应的驱动对象。
// 创建设备对象示例
NTSTATUS CreateDevice(PDRIVER_OBJECT DriverObject) {
PDEVICE_OBJECT deviceObject = NULL;
UNICODE_STRING deviceName;
RtlInitUnicodeString(&deviceName, L"\\Device\\MyDevice");
NTSTATUS status = IoCreateDevice(
DriverObject, // 驱动对象
sizeof(DEVICE_EXTENSION), // 设备扩展大小
&deviceName, // 设备名称
FILE_DEVICE_UNKNOWN, // 设备类型
0, // 设备特征
FALSE, // 是否独占
&deviceObject // 返回设备对象
);
return status;
}DriverEntry 中设置 DriverUnload 和 MajorFunction 派遣函数，会导致驱动卸载时资源泄漏或 IRP 无法被处理。
1.1.4 设备扩展与上下文
WDM 驱动通常需要为每个设备对象维护私有数据，如硬件资源、状态标志、自旋锁等。这些数据存储在设备扩展（Device Extension）中。设备扩展是驱动开发者自定义的结构体，在调用 IoCreateDevice 时分配。
// 设备扩展结构体示例
typedef struct _DEVICE_EXTENSION {
PDEVICE_OBJECT Self; // 指向自身设备对象
PDEVICE_OBJECT LowerDeviceObject; // 下层设备对象（用于传递IRP）
PDEVICE_OBJECT PhysicalDeviceObject; // 物理设备对象
ULONG DeviceState; // 设备状态
KSPIN_LOCK SpinLock; // 自旋锁
LIST_ENTRY IrpQueue; // IRP队列
// ... 其他自定义字段
} DEVICE_EXTENSION, *PDEVICE_EXTENSION;LowerDeviceObject），以便在派遣函数中快速传递 IRP。
1.1.5 本章小结
WDM 驱动模型的核心在于分层协作：总线驱动发现设备，功能驱动实现功能，过滤驱动扩展行为。驱动对象是驱动的“入口表”，设备对象是设备的“实例句柄”，两者通过设备扩展紧密关联。理解这些基础概念，是后续学习中断处理与派遣函数参数配置的前提。