Delphi研究之驱动开发篇(五)--使用后备列表

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Delphi研究之驱动开发篇(五)--使用后备列表

来源: 作者: 时间:2016-02-05 11:47 【

作者:mickeylan时间:2008-02-03,11:24链接:http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=59265上篇教程我们介绍了驱动开发中如何使用系统内存堆,这一节让我们看看后备列表的使用。堆管理器管理着系统和
作 者: mickeylan
时 间: 2008-02-03,11:24
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上篇教程我们介绍了驱动开发中如何使用内存堆,这一节让我们看看后备列表的使用。堆管理器管理着系统和用户堆,它把堆空间分为相同尺寸的块(block)。堆管理器会根据堆分配请求,去选择一个合适尺寸的未使用的块。显然,这个过程需要点时间。如果你需要固定尺寸的内存块,但是你事先并不知道它的大小和使用频率,这样的话为了性能的原因,你还是使用后备列表(Lookaside Lists)吧,后备列表是只有内核模式才有的。
后备列表和系统内存池的主要的区别是什么呢?后备列表只可以分配固定大小的事先定义尺寸的内存块。后备列表会快很多,因为它不需要去搜索可用的未分配的内存。
当你刚接触后备列表,你需要解决的问题不是怎么创建后备列表,而是管理你要分配的内存块。
具体来说,你把你要使用和释放的内存存贮在哪里? 怎么存贮?这不是个简单的问题,因为你不知道块的数量。有三种结构来解决这个问题:
◎ 单向链表(Singly linked list)
◎ S-list排序的单向链表(S-list, sequenced singly-linked list) (单向链表的改进)
◎ 双向链表(Doubly linked list)

我们将只接触双向链表,因为它最通用。
如果你是第一次接触后备列表和双向链表这些概念,你会觉得下面的代码有点复杂,但实际上它们是非常简单的。
后备列表(lookaside list)和双向链表(Doubly linked list)的英文名称都有一个"list",但是它们是完全不同的。后备列表是一组事先分配的相同尺寸的内存块。这些块有些在使用,有些没被使用。当有内存分配请求的时候,系统会遍历这个列表寻找最近的未分配的块。如果未分配的块找到了,分配请求就很快被满足了。否则系统必须从分页或不分页内存池去分配。根据列表中分配行为发生的频率,系统会自动调整未分配块的数量来满足分配请求,分配的频率越高,会有越多的块被存储在后备列表中。后备列表如果总是不被使用,也会自动减少空间大小。
双向链表是数据组织的一种形式。可以很方便地把同类结构连接在一起,并且很容易遍历。双向链表被系统广泛地使用来处理内部结构。

我想了半天,也没有找到一个适合的简单的例子。所以下面这个驱动程序好像意义不大。但是可以帮助你理解相关的概念,还有双向链表。
这里也没有提供驱动控制程序。你可以使用KmdKit4D 包中的KmdManager 或者类似的工具,还可以使用DebugView或SoftICE 控制台来查看调试信息。

代码:unit LookasideList;

interface

uses
    nt_status, ntoskrnl, macros;

function _DriverEntry(pDriverObject: PDRIVER_OBJECT;
                    pusRegistryPath: PUNICODE_STRING): NTSTATUS; stdcall;

implementation

type
    PSOME_STRUCTURE = ^SOME_STRUCTURE;
    SOME_STRUCTURE = record
      SomeField1: DWORD;
      SomeField2: DWORD;
      { . . .}                            {这里放入一些别的字段}
      ListEntry: LIST_ENTRY;              {主角^_^,可以放在结构的开始}
                                        {放在这里是为了演示的需要}
      { . . .}                            {这里放入一些别的字段}
      SomeFieldX: DWORD;
    end;

var
    g_pPagedLookasideList: PPAGED_LOOKASIDE_LIST;
    g_ListHead: LIST_ENTRY;
    g_dwIndex: DWORD;
    dwCnt: DWORD;

procedure AddEntry;
var
    pEntry: PSOME_STRUCTURE;
begin
    {从后备列表中分配内存块}
    pEntry := ExAllocateFromPagedLookasideList(g_pPagedLookasideList);
    if pEntry <> nil then
    begin
      DbgPrint(LookasideList: + Memory block allocated from lookaside list at address %08X#13#10, pEntry);
      {初始化分配到的内存}
      memset(pEntry, 0, sizeof(SOME_STRUCTURE));
      {一个节点可以添加到链表的头部、尾部或者其他地方,视个人喜好了}
      {本例添加到表头}
      InsertHeadList(@g_ListHead, @pEntry^.ListEntry);
      {使用SomeField1保存表项的索引. 这是为了让我们能看见它在工作.}

      inc(g_dwIndex);
      pEntry^.SomeField1 := g_dwIndex;
      DbgPrint(LookasideList: + Entry #%d added#13#10, pEntry^.SomeField1);
    end else
    begin
      DbgPrint(LookasideList: Very bad. Couldnt allocate from lookaside list#13#10);
    end;
end;

procedure RemoveEntry;
var
    pEntry, pTemp: pointer;
    ss: SOME_STRUCTURE;
    offs: DWORD;
begin
    if IsListEmpty(@g_ListHead) <> TRUE then
    begin
      {删除表项也一样,可以从头、尾或者其他地方删除,}
      {这里我们还是从头部开始删除.}

      {计算offs是因为RemoveHeadList返回的是SOME_STRUCTURE.ListEntry的地址}
      {offs就是SOME_STRUCTURE.ListEntry到结构开始处的偏移量}
      offs := DWORD(@ss.ListEntry) - DWORD(@ss);

      {这里pEntry ==> SOME_STRUCTURE.ListEntry}
      {我们需要得到指向包含这个ListEntry的SOMT_STRUCTURE结构的指针}
      {以便释放内存,用pEntry - offs即可得到结构的指针.}
      pEntry := RemoveHeadList(@g_ListHead);

      {pTemp ==> SOME_STRUCTURE,这里一定要弄明白}
      pTemp := pointer(DWORD(pEntry) - offs);
      DbgPrint(LookasideList: - Entry #%d removed#13#10,
               PSOME_STRUCTURE(pTemp)^.SomeField1);

      {向后备列表归还不用的内存}
      ExFreeToPagedLookasideList(g_pPagedLookasideList, pTemp);
      DbgPrint(LookasideList: - Memory block at address %08X returned to lookaside list#13#10, pTemp);
    end else
    begin
     &n
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