虚拟8086模式的内存管理

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虚拟8086模式的内存管理

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下边我们用到的V86即指虚拟8086模式。在以前的教程中，你学习了怎样模拟V86中断，但还有一个问题没有解决：在VxD和V86代码之间交换数据。我们将在此学习如何使用V86内存管理器来实现这个功能。在这里下载例子程序

理论

假如你的VxD和一些V86程序一起运行，如何传送大量数据到V86程序中或从V86程序中传送大量数据迟早是一个大问题。通过寄存器传送大量数据是不现实的。可能你的下一个想法是在ring0中分配一大块内存，并且通过一些寄存器传送其指针到V86程序，使其能访问这些数据。假如你这样做，可能会破坏你的系统，因为V86的地址定位方式需要segment:offset对，而不是线性定位方式。对这个问题，有很多解决的方法。然而，我选择了一个由V86内存管理器提供的一种简便的方法。

如你能在你可使用的V86内存范围内找到一个空闲的内存块作为通讯缓冲区，这将解决其中的一个问题。然而，指针传送的问题依然存在。你可以通过V86内存管理器的服务来解决这两个问题。V86内存管理器是为V86应用管理内存的静态VxD。它还为V86应用提供EMS和XMS服务和为其他VxD提供API传送服务。API传送是一个从ring0拷贝数据到V86范围内的缓冲区并且传送V86缓冲区地址到V86代码的过程。V86内存管理器有一个在V86内存范围内的传送缓冲区，其含有VxD拷贝到V86内存范围内的数据，反之亦然。初始的缓冲区是4K。你以调用V86MMGR_Set_Mapping_Info来增加它的大小。

现在你知道了传送缓冲区，我们如何拷入或拷出数据呢？这个问题通过调用两个服务来解决：V86MMGR_Allocate_Buffer和V86MMGR_Free_Buffer。

V86MMGR_Allocate_Buffer从传送缓冲区分配一块内存并且从ring0拷贝一些数据到分配的V86缓冲区。V86MMGR_Free_Buffer正好相反：它从分配的V86内存块拷贝一些数据到ring0缓冲区并且释放由V86MMGR_Allocate_Buffer分配的内存块。

记住，V86在内存管理器象堆栈一样管理被分配的缓冲区。这意味着分配／释放必须按先进后出的规则。所以如你调用了两次V86MMGR_Allocate_Buffer，第一个V86MMGR_Free_Buffer将释放由第二个V86MMGR_Allocate_Buffer调用而分配的缓冲区。

我们来看一下V86MMGR_Allocate_Buffer的定义，它是一个基本寄存器传送参数的服务。

EBX 当前VM的句柄

EBP 指向当前VM的客户寄存器结构的指针

ECX 从传送缓冲区分配的字节数 CARRY FLAG 进位标志位，如你不想从ring0缓冲区拷贝数据到分配的内存块就清零，如你想从ring0缓冲区拷贝数据到分配的内存块就置1

FS:ESI 指向ring0缓冲区的selector:offset指针，缓冲区中有要被拷贝到被分配的缓冲区中的数据如果进位标志位被清零，则忽略它。

假如调用成功，进位标志位被清零并且ECX包含在传送缓冲区中的字节数。这个数值应小于你要求的数值，所以你应保持这个数值，V86MMGR_Free_Buffer待会要用到它。EDI的高字包含被分配的内存块的V86段地址，偏移地址在在低字中。进位标志位当错误发生时被置位。

V86MMGR_Free_Buffer和V86MMGR_Allocate_Buffer接受同样的参数。

当你调用V86MMGR_Allocate_Buffer时，你在当前VM的V86内存范围内分配了一块内存，并且把其地址放到了EDI中。你可以使用这些服务传送数据到V86中断中或从V86中断中取得数据。

在附加的API传送中，V86内存管理器也给其他VxDs提供了API映射服务。API映射服务是映射一些在扩展内存中的页到每个VM的V86内存范围。你可以使用V86MMGR_Map_Pages执行API映射。使用这个服务，页被映射到每个VM的同一线性地址空间上。如你仅仅工作在一个VM上，这将浪费地址空间。因为API映射比API传送要慢，所以你尽可能使用API传送方式。API映射仅仅使用在一些要访问同一线性地址空间并作用到所有VM的V86操作上。

例子：

这个例子演示了API传送方式，使用了int 21h的440Dh功能（从代码66h）。这个中断调用得到媒体ID，你的第一个固定磁盘的卷标号。

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; VxDLabel.asm

;---------------------------------------------------------------

.386p

include \masm\include\vmm.inc

include \masm\include\vwin32.inc

include \masm\include\v86mmgr.inc

VxDName TEXTEQU

ControlName TEXTEQU

VxDMajorVersion TEXTEQU <1>

VxDMinorVersion TEXTEQU <0>

VxD_STATIC_DATA_SEG

VxD_STATIC_DATA_ENDS

VXD_LOCKED_CODE_SEG

;----------------------------------------------------------------------------

; Remember: The name of the vxd MUST be uppercase else it won't work/unload

;----------------------------------------------------------------------------

DECLARE_VIRTUAL_DEVICE %VxDName,%VxDMajorVersion,%VxDMinorVersion, %ControlName,UNDEFINED_DEVICE_ID,UNDEFINED_INIT_ORDER

Begin_control_dispatch %VxDName

Control_Dispatch W32_DEVICEIOCONTROL, OnDeviceIoControl

End_control_dispatch %VxDName

VXD_LOCKED_CODE_ENDS

VXD_PAGEABLE_CODE_SEG

BeginProc OnDeviceIoControl

assume esi:ptr DIOCParams

.if [esi].dwIoControlCode==1

VMMCall Get_Sys_VM_Handle

mov Handle,ebx

assume ebx:ptr cb_s

mov ebp,[ebx+CB_Client_Pointer]

mov ecx,sizeof MID

stc

push esi

mov esi,OFFSET32 MediaID

push ds

pop fs

VxDCall V86MMGR_Allocate_Buffer

pop esi

jc EndI

mov AllocSize,ecx

Push_Client_State

VMMCall Begin_Nest_V86_Exec

assume ebp:ptr Client_Byte_Reg_Struc

mov [ebp].Client_ch,8

mov [ebp].Client_cl,66h

assume ebp:ptr Client_word_reg_struc

mov edx,edi

mov [ebp].Client_bx,3 ; drive A

mov [ebp].Client_ax,440dh

mov [ebp].Client_dx,dx

shr edx,16

mov [ebp].Client_ds,dx

mov eax,21h

VMMCall Exec_Int

VMMCall End_Nest_Exec

Pop_Client_State

;-------------------------------

; retrieve the data

;-------------------------------

mov ecx,AllocSize

stc

mov ebx,Handle

push esi

mov esi,OFFSET32 MediaID

push ds

pop fs

VxDCall V86MMGR_Free_Buffer

pop esi

mov edx,esi

assume edx:ptr DIOCParams

mov edi,[edx].lpvOutBuffer

mov esi,OFFSET32 MediaID.midVolLabel

mov ecx,11

rep movsb

mov byte ptr [edi],0

mov ecx,[edx].lpcbBytesReturned

mov dword ptr [edx],11

EndI:

.endif

xor eax,eax

ret

EndProc OnDeviceIoControl

VXD_PAGEABLE_CODE_ENDS

VXD_PAGEABLE_DATA_SEG

MID struct

midInfoLevel dw 0

midSerialNum dd ?

midVolLabel db 11 dup(?)

midFileSysType db 8 dup(?)

MID ends

MediaID MID <>

Handle dd ?

AllocSize dd ?

VXD_PAGEABLE_DATA_ENDS

end

;------------------------------------------------------------

; Label.asm

; The win32 VxD loader.

;------------------------------------------------------------

.386

.model flat,stdcall

option casemap:none

include \masm32\include\windows.inc

include \masm32\include\user32.inc

include \masm32\include\kernel32.inc

includelib \masm32\lib\user32.lib

includelib \masm32\lib\kernel32.lib

DlgProc PROTO :DWORD,:DWORD,:DWORD,:DWORD

.data

Failure db "Cannot load VxDLabel.VXD",0

AppName db "Get Disk Label",0

VxDName db "\\.\vxdLabel.vxd",0

OutputTemplate db "Volume Label of Drive C",0

.data?

hInstance HINSTANCE ?

hVxD dd ?

DiskLabel db 12 dup(?)

BytesReturned dd ?

.const

IDD_VXDRUN equ 101

IDC_LOAD equ 1000

.code

start:

invoke GetModuleHandle, NULL

mov hInstance,eax

invoke DialogBoxParam, hInstance, IDD_VXDRUN ,NULL,addr DlgProc,NULL

invoke ExitProcess,eax

DlgProc proc hDlg:HWND, uMsg:UINT, wParam:WPARAM, lParam:LPARAM

.IF uMsg==WM_INITDIALOG

invoke CreateFile,addr VxDName,0,0,0,0,FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,0

.if eax==INVALID_HANDLE_VALUE

invoke MessageBox,hDlg,addr Failure,addr AppName,MB_OK+MB_ICONERROR

mov hVxD,0

invoke EndDialog,hDlg,NULL

.else

mov hVxD,eax

.endif

.elseif uMsg==WM_CLOSE

.if hVxD!=0

invoke CloseHandle,hVxD

.endif

invoke EndDialog,hDlg,0

.ELSEIF uMsg==WM_COMMAND

mov eax,wParam

mov edx,wParam

shr edx,16

.if dx==BN_CLICKED

.IF ax==IDC_LOAD

invoke DeviceIoControl,hVxD,1,NULL,0,addr DiskLabel,12,addr BytesReturned,NULL

invoke MessageBox,hDlg,addr DiskLabel,addr OutputTemplate,MB_OK+MB_ICONINFORMATION

.endif

.ELSE

mov eax,FALSE

ret

.ENDIF

mov eax,TRUE

ret

DlgProc endp

end start

讲解

我们首先分析lable.asm，它是一个加载了VxD的WIN32应用程序。

invoke DeviceIoControl,hVxD,1,NULL,0,addr DiskLabel,12,addr BytesReturned,NULL

它调用DeviceIoControl，设备代码是1，没有输入缓冲区，一个指向输出缓冲区的指针及其大小。DiskLable是一个接收由VxD返回的卷标号的缓冲区。BytesReturned变量存有返回的字节数。这个例子说明了怎样传送数据和从VxD接收数据：你传送输入／输出缓冲区给VxD并且VxD读取／写入数据到指定的缓冲区。

我们下面看看VxD代码。

VMMCall Get_Sys_VM_Handle

mov Handle,ebx

assume ebx:ptr cb_s

mov ebp,[ebx+CB_Client_Pointer]

当一个VxD接收W32_DeviceIoControl消息，它调用Get_Sys_VM_Handle得到系统VM的句柄并把它存在一个叫Handle的变量中。下面将从VM控制块中提取指向客户寄存器结构的指针到EBP。

mov ecx,sizeof MID

stc

push esi

mov esi,OFFSET32 MediaID

push ds

pop fs

VxDCall V86MMGR_Allocate_Buffer

pop esi

jc EndI

mov AllocSize,ecx

下面，准备传送到V86MMGR_Allocate_Buffer的参数。我们必须初始化被分配的缓冲区。我们把MediaID的偏移量送到ESI中，并且把选择子放在FS中，然后调用V86MMGR_Allocate_Buffer。你等会要恢复指向DIOCParams的指针，所以我们必须通过push esi 和pop esi来保护它。

Push_Client_State

VMMCall Begin_Nest_V86_Exec

assume ebp:ptr Client_Byte_Reg_Struc

mov [ebp].Client_ch,8

mov [ebp].Client_cl,66h

assume ebp:ptr Client_word_reg_struc

mov edx,edi

mov [ebp].Client_bx,3 ; drive C

mov [ebp].Client_ax,440dh

我们在客户寄存器结构中准备参数值来执行int 21h的440Dh功能（从代码66h），得到盘C的媒体ID。我们拷贝edi的值到edx中（edi中有由V86MMGR_Allocate_Buffer分配的内存块的V86地址）。

mov [ebp].Client_dx,dx

shr edx,16

mov [ebp].Client_ds,dx

调用了int 21h的440Dh功能（从代码66h）后，在ds:dx中得到一指向一个MID结构的指针，我们必须把在edx中的segment:offset对转换成两个部分并把它们放到合适的寄存器映象中。

mov eax,21h

VMMCall Exec_Int

VMMCall End_Nest_Exec

Pop_Client_State

当一切都准备好了，我们将运行Exec_Int去模拟一个中断。

mov ecx,AllocSize

stc

mov ebx,Handle

push esi

mov esi,OFFSET32 MediaID

push ds

pop fs

VxDCall V86MMGR_Free_Buffer

pop esi

当Exec_Int返回时，分配的缓冲已经由我们想要的信息填满了。下一步是检索信息。我们使用 V86MMGR_Free_Buffer来完成这个目标。这个服务释放由V86MMGR_Allocate_Memory分配的内存块，并且从分配的内存块中拷贝数据到ring0中的内存块。象V86MMGR_Allocate_Memory，如果你想要进行拷贝操作，你必须先把进位标志位置1，再调用服务。

mov edx,esi

assume edx:ptr DIOCParams

mov edi,[edx].lpvOutBuffer

mov esi,OFFSET32 MediaID.midVolLabel

mov ecx,11

rep movsb

mov byte ptr [edi],0

mov ecx,[edx].lpcbBytesReturned

mov dword ptr [edx],11

我们在ring0中得到这个信息后，拷贝这个卷标值到Win32应用程序提供的缓冲区中。我们可以用DIOCParams的成员lpvOutBuffer来访问它。