VxD设计中的两个关键问题(1) 虚拟设备驱动程序(VxD)设计中的两个关键问题 陈国友 在虚拟设备驱动程序(VxD)的设计中，两个尤为关键，且又令人困扰的问题是VxD的虚拟化和VxD与应用程序间的通信机制。下面，对这两个问题作一详细的探讨。 一、VxD的虚拟化 由于Windows允许同时运行多个任务，所以出现多个进程试图同时访问同一物理设备的情况时，如果多个应用程序通过同一个DLL驱动程序（注意和虚拟设备驱动程序VxD的区别）访问设备，不需要对该设备虚拟化，驱动程序使之顺序访问；如果是多个Windows应用程序对相同设备同时访问，由于都运行于System VM（系统虚拟机），所以也不需要虚拟化，它们的访问将由一个驱动程序(Windows driver DLL)进行检测并使之串行化，而不是依靠VxD；如果多个VM试图访问同一设备，由于DOS应用程序能够直接操纵硬件，所以必须对该设备进行虚拟化，一个虚拟化设备的VxD负责可靠地检测多个VM试图访问同一设备的情况，并采取仲裁的策略来解决这种冲突。这里可能有以下几种解决方案： 1、允许一个VM访问物理设备，同时忽略其它的VM。这是最简单的虚拟化形式。如VPD(Virtual Printer Device)。 2、允许一个VM访问物理设备，同时为其它的VM虚拟化设备。如VKD(Virtual Keyboard Device)分配给一个VM，并使之获得物理键盘的访问权（包括键盘中断在内），对其它的VM而言，VKD只向它们提供一个空的键盘缓冲区。 3、允许多个VM共享同一物理设备。尽管存在假象，但从VM的观点来看，这种方法与独享访问一样。如VDD(Virtual Display Device)，使每一个Windows环境下的DOS VM认为是直接写入显存，其实只是被VDD映射到了一个窗口的缓冲区。 4、VxD独立访问物理设备的同时，允许一个VM访问虚拟设备，这是最复杂的虚拟化形式。如VCD(Virtual Com Device),VCD缓冲区接收串行数据并通过映射中断透明地传给相应的一个VM，VM在中断处理过程中读取串口数据寄存器，这些数据的实质是VCD缓冲区已经接收的数据。 与物理设备一样，硬件中断很多时候也必须虚拟化，这种情况更为复杂。虚拟化中断实质上就是将硬件产生的中断映射到需要它的每一个VM（不管该VM是否正在运行），替代VxD进行服务。在这里我们给出一个虚拟化中断的VxD实例的几个重要回调过程，并采用最简单的仲裁策略来解决访问冲突（见程序1）。 typedef strUCt { IRQHANDLE IrqHandle; VMHANDLE VMOwner; Char DeviceName[8]; BOOL bVMIsServicing; } DEVICE_CONTEXT; void _stdcall MaskChangHandler ( VMHANDLE hVM , IRQHANDLE hIRQ , BOOL bMasking ) //当一个VM在中断控制器中屏蔽或打开中断hIRQ时，VPICD调用该过程 { if ( !bMasking ) //若为打开中断 { if ( !device.VMOwner ) { device.VMOwner = hVM; //若无任何VM占有该中断，则将该中断的拥有权设为当前VM } else { if ( device.VMOwner != hVM ) { device.VMOwner = SHELL_Resolve_Contention ( device.VMOwner , hVM , device.DeviceName ); //若已有VM占有该中断，则用户可通过对话框在两者间作出选择 } } VPICD_Physically_Unmask ( hIRQ ); //打开该物理中断 }
