Windows内核函数(2) - 内核模式下的文件操作

xunle

1.       文件的创建
对文件的创建或者打开都是通过内核函数ZwCreateFile实现的。和Windows API类似，这个内核函数返回一个文件句柄，文件的所有操作都是依靠这个句柄进行操作的。在文件操作完毕后，要关闭这个文件句柄。
NTSTATUS  
  ZwCreateFile(
    OUT PHANDLE  FileHandle,
    IN ACCESS_MASK DesiredAccess,
    IN POBJECT_ATTRIBUTES ObjectAttributes,
    OUT PIO_STATUS_BLOCK IoStatusBlock,
    IN PLARGE_INTEGER AllocationSize  OPTIONAL,
    IN ULONG  FileAttributes,
    IN ULONG  ShareAccess,
    IN ULONG  CreateDisposition,
    IN ULONG  CreateOptions,
    IN PVOID  EaBuffer  OPTIONAL,
    IN ULONG  EaLength
    );

FileHandle：返回打开文件的句柄
DesiredAccess： 一般指定为GENERIC_READ 或者 GENERIC_WRITE
ObjectAttributes:是OBJECT_ATTRIBUTES结构的地址,该结构包含要打开的文件名。
IoStatusBlock:指向一个IO_STATUS_BLOCK结构体，该结构接收ZwCreateFile操作的结果状态。
AllocationSize：是一个指针，指向一个64位整数，该数指定文件初始分配时的大小、该参数仅关系到创建或重写文件操作。如果忽略它，那么文件长度将从0开始，并随着写入而增长。
FileAttributes：指定新创建文件的属性，一般为0或FILE_ATTRIBUTE_NORMAL
ShareAccess：指定文件的共享方式，0或者FILE_SHARE_READ
CreateDisposition：指定当文件存在或不存在时，该如何处理
CreateOptions：FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT，指定控制打开操作和句柄使用的附加标志位。
EaBuffer：一个指针，指向可选的扩展属性区
EaLength：扩展属性区的长度

要创建的文件的文件名是通过第三个参数传入的。这个参数是一个OBJECT_ATTRIBUTES得结构。DDK提供了对OBJECT_ATTRIBUTES初始化的宏：
VOID
  InitializeObjectAttributes(
    OUT POBJECT_ATTRIBUTES  InitializedAttributes,
    IN PUNICODE_STRING  ObjectName,//文件名
    IN ULONG  Attributes,//一般为OBJ_CASE_INSENSITIVE，对大小写敏感
    IN HANDLE  RootDirectory,//一般为NULL
    IN PSECURITY_DESCRIPTOR  SecurityDescriptor //一般为NULL
    );

示例代码：
VOID TetsCreateFile()
{
    UNICODE_STRING string;
    RtlInitUnicodeString(&string, L"\\??\\C:\\1.log");

    OBJECT_ATTRIBUTES objattr;
    InitializeObjectAttributes(&objattr,
&string, OBJ_CASE_INSENSITIVE, NULL, NULL);

    HANDLE hFile;
    IO_STATUS_BLOCK iostatus;
    NTSTATUS status = ZwCreateFile(&hFile,
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, &objattr, &iostatus,
              NULL, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0,
FILE_OPEN_IF, FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
NULL, 0);
   
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
       KdPrint(("文件创建失败！\n"));
    }
    else
    {
       KdPrint(("文件创建成功！\n"));
    }

    //文件操作
    //......
    //关闭文件句柄
    ZwClose(hFile);
}


2.  文件的创建
除了可以用ZwCreateFile函数打开文件，DDK还为我们提供了一个ZwOpenFile函数用来打开文件，以简化文件的打开操作。
NTSTATUS
  ZwOpenFile(
    OUT PHANDLE  FileHandle,
    IN ACCESS_MASK  DesiredAccess, //打开权限，一般为GENERIC_ALL
    IN POBJECT_ATTRIBUTES  ObjectAttributes,
    OUT PIO_STATUS_BLOCK  IoStatusBlock,
    IN ULONG  ShareAccess,
    IN ULONG  OpenOptions//打开选项,一般为FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT
    );


3.  获取或修改文件属性
获取和修改文件属性，包括获取文件大小，获取或修改文件指针位置，获取或修改文件名，获取或修改文件属性（只读属性，隐藏属性），获取或修改文件创建，修改日期。
NTSTATUS
  ZwSetInformationFile(
    IN HANDLE  FileHandle,
    OUT PIO_STATUS_BLOCK  IoStatusBlock,
    IN PVOID  FileInformation,
    IN ULONG  Length,
    IN FILE_INFORMATION_CLASS  FileInformationClass
    );

NTSTATUS
  ZwQueryInformationFile(
    IN HANDLE  FileHandle,
    OUT PIO_STATUS_BLOCK  IoStatusBlock,
    OUT PVOID  FileInformation,
    IN ULONG  Length,
    IN FILE_INFORMATION_CLASS  FileInformationClass
    );

FileInformation:依据FileInformationClass不同而不同。
Length：FileInformation数据的长度
FileInformationClass：描述修改属性的类型

（1）   当FileInformationClass 是FileStandardInformation 时，输入和输出数据是FILE_STANDARD_INFORMATION结构体，描述文件的标准信息。
typedef struct FILE_STANDARD_INFORMATION {
  LARGE_INTEGER  AllocationSize; //为文件非配的大小
  LARGE_INTEGER  EndOfFile; //距离文件结尾还有多少字节
  ULONG  NumberOfLinks; //有多少要个链接文件
  BOOLEAN  DeletePending; //是否准备删除
  BOOLEAN  Directory; //是否为目录
} FILE_STANDARD_INFORMATION, *PFILE_STANDARD_INFORMATION;

（2）   当FileInformationClass 是FileBasicInformation 时，输入和输出数据是FILE_BASIC_INFORMATION结构体，描述文件的基本信息。
typedef struct FILE_BASIC_INFORMATION {
  LARGE_INTEGER  CreationTime;
  LARGE_INTEGER  LastAccessTime;
  LARGE_INTEGER  LastWriteTime;
  LARGE_INTEGER  ChangeTime;
  ULONG  FileAttributes; //文件属性
} FILE_BASIC_INFORMATION, *PFILE_BASIC_INFORMATION;

（3）   当FileInformationClass 是FileNameInformation 时，输入和输出数据是FILE_NAME_INFORMATION结构体，描述文件名信息。
typedef struct _FILE_NAME_INFORMATION {
  ULONG  FileNameLength; //文件名长度
  WCHAR  FileName[1]; //文件名
} FILE_NAME_INFORMATION, *PFILE_NAME_INFORMATION;

（4）   当FileInformationClass 是FilePositionInformation 时，输入和输出数据是FILE_POSITION_INFORMATION结构体，描述文件指针位置信息。
typedef struct FILE_POSITION_INFORMATION {
  LARGE_INTEGER  CurrentByteOffset; //代表当期文件指针为止
} FILE_POSITION_INFORMATION, *PFILE_POSITION_INFORMATION;

示例代码：
VOID TetsFile()
{
    UNICODE_STRING string;
    RtlInitUnicodeString(&string, L"\\??\\C:\\1.log");

    OBJECT_ATTRIBUTES objattr;
    InitializeObjectAttributes(&objattr,
&string, OBJ_CASE_INSENSITIVE, NULL, NULL);

    HANDLE hFile;
    IO_STATUS_BLOCK iostatus;

    //打开文件
    NTSTATUS status = ZwCreateFile(&hFile, GENERIC_READ,
&objattr, &iostatus, NULL, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0, F
ILE_OPEN, FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT, NULL, 0);
   
    if (!NT_SUCCESS(status))
    {
       KdPrint(("文件打开失败！\n"));
    }
    else
    {
       KdPrint(("文件打开成功！\n"));

       FILE_BASIC_INFORMATION fbi;
        //查询文件基本信息
status = ZwQueryInformationFile(hFile, &iostatus, &fbi, sizeof(FILE_BASIC_INFORMATION),
FileBasicInformation);

        if (NT_SUCCESS(status))
        {
           KdPrint(("查询文件属性成功！\n"));
        }
      
       //设置文件只读属性
        fbi.FileAttributes |= FILE_ATTRIBUTE_READONLY;
status = ZwSetInformationFile(hFile, &iostatus, &fbi, sizeof(FILE_BASIC_INFORMATION),
FileBasicInformation);

        if (NT_SUCCESS(status))
        {
           KdPrint(("设置文件只读属性成功！\n"));
        }
       //关闭文件句柄
        ZwClose(hFile);
    }  
}


4.  文件的写操作
NTSTATUS
  ZwWriteFile(
    IN HANDLE  FileHandle,
    IN HANDLE  Event  OPTIONAL, //一般设为NULL
    IN PIO_APC_ROUTINE  ApcRoutine  OPTIONAL, //一般设为NULL
    IN PVOID  ApcContext  OPTIONAL, //一般设为NULL
    OUT PIO_STATUS_BLOCK  IoStatusBlock, //记录实际写的字节数
    IN PVOID  Buffer, //从这个缓冲区中开始往文件里写
    IN ULONG  Length, //准备写多少字节
    IN PLARGE_INTEGER  ByteOffset  OPTIONAL, //从文件的多少偏移开始写
    IN PULONG  Key  OPTIONAL //一般设为NULL
    );
IoStatusBlock：IoStatusBlock.Information记录实际写了多少字节。

示例代码：
#define BUFFER_SIZE 1024
#pragma INITCODE
VOID TetsFile()
{
         UNICODE_STRING string;
         RtlInitUnicodeString(&string, L"\\??\\C:\\1.log");

         OBJECT_ATTRIBUTES objattr;
         InitializeObjectAttributes(&objattr, &string, OBJ_CASE_INSENSITIVE,
NULL, NULL);

         HANDLE hFile;
         IO_STATUS_BLOCK iostatus;

         //打开文件
         NTSTATUS status = ZwCreateFile(&hFile, GENERIC_WRITE,
&objattr, &iostatus,
                                               NULL, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
FILE_SHARE_WRITE,
FILE_OPEN_IF, FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,
NULL, 0);
        
         //分配Buffer空间
         PUCHAR pBuffer = (PUCHAR)ExAllocatePool(PagedPool, BUFFER_SIZE);
         RtlFillMemory(pBuffer, BUFFER_SIZE, 'A');
         //写文件
         status = ZwWriteFile(hFile, NULL, NULL, NULL, &iostatus,
pBuffer, BUFFER_SIZE, NULL, NULL);
        
         LARGE_INTEGER  ByteOffset;
         ByteOffset.QuadPart = 1024i64; //设置文件指针偏移
         RtlFillMemory(pBuffer, BUFFER_SIZE, 'B');

         status = ZwWriteFile(hFile, NULL, NULL, NULL, &iostatus,
pBuffer, BUFFER_SIZE, &ByteOffset, NULL);
         //关闭文件句柄
         ZwClose(hFile);
         //释放内存
         ExFreePool(pBuffer);
}


5.       文件的读操作
NTSTATUS
  ZwReadFile(
    IN HANDLE  FileHandle,
    IN HANDLE  Event  OPTIONAL,
    IN PIO_APC_ROUTINE  ApcRoutine  OPTIONAL,
    IN PVOID  ApcContext  OPTIONAL,
    OUT PIO_STATUS_BLOCK  IoStatusBlock,
    OUT PVOID  Buffer,
    IN ULONG  Length,
    IN PLARGE_INTEGER  ByteOffset  OPTIONAL,
    IN PULONG  Key  OPTIONAL
    );
如果需要读取整个文件，那么得知道文件的大小，我们可以用ZwQueryInformationFile来实现。

示例代码：
#pragma INITCODE
VOID TetsFile()
{
         UNICODE_STRING string;
         RtlInitUnicodeString(&string, L"\\??\\C:\\1.log");

         OBJECT_ATTRIBUTES objattr;
         InitializeObjectAttributes(&objattr, &string, OBJ_CASE_INSENSITIVE, NULL, NULL);

         HANDLE hFile;
         IO_STATUS_BLOCK iostatus;

         //打开文件
         NTSTATUS status = ZwCreateFile(&hFile, GENERIC_READ, &objattr, &iostatus,
                   NULL, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, FILE_SHARE_READ,
FILE_OPEN, FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT, NULL, 0);

         //获得文件的大小
         FILE_STANDARD_INFORMATION fsi;
         status = ZwQueryInformationFile(hFile,
&iostatus, &fsi,
sizeof(FILE_STANDARD_INFORMATION),
FileStandardInformation);

         //分配Buffer空间
         PUCHAR pBuffer = (PUCHAR)ExAllocatePool(PagedPool,
(LONG)fsi.EndOfFile.QuadPart);
        
         //读文件
         status = ZwReadFile(hFile, NULL, NULL, NULL,
&iostatus, pBuffer, (LONG)fsi.EndOfFile.QuadPart, NULL, NULL);
         KdPrint(("Read %d bytes\n", iostatus.Information));

         //关闭文件句柄
         ZwClose(hFile);
         //释放内存
         ExFreePool(pBuffer);
}