为什么在用户程序中动态分配缓冲区会导致内核驱动程序崩溃？

Question

我有一个程序，它分配一个缓冲区，它的指针通过自定义的IOCTL传递给内核驱动程序。在驱动程序中，我获得一个Mdl并使用"MmGetSystemAddressForMdlSafe“锁定用户程序缓冲区的页面，然后使用Mdl填充用户程序缓冲区。

如果用户程序中的缓冲区是一个普通数组，则驱动程序始终按其应有的方式工作。(WORD buffer256，其中word是无符号短文)

如果用户程序缓冲区分配了新的关键字(WORD *buffer = new WORD[256])或malloc关键字(WORD *buffer=(WORD*) malloc(sizeof(*buffer)*256)))，我会不时得到一个BSOD值，错误是"page fault in non paged“。

为什么？

谢谢!

编辑(其他详细信息)：

在驱动程序中，我这样使用MmGetSystemAddressForMdlSafe：

PVOID p_buffer = MmGetSystemAddressForMdlSafe(Irp->MdlAddress, HighPagePriority);

Irp是我在处理IRP_MJ_DEVICE_CONTROL MajorFunction时作为第二个参数接收的PIRP。

在我检查了p_buffer不是null之后，我使用这个指针来写用户缓冲区：

READ_PORT_BUFFER_USHORT((PUSHORT)(USHORT)current_port.address, (PUSHORT)p_buffer, 256)

IOCTL定义：

#define IOCTL_TEST_READPORT      CTL_CODE(FILE_DEVICE_TEST,  \
    TEST_IOCTL_INDEX + 0,   \
    METHOD_OUT_DIRECT,         \
    FILE_ANY_ACCESS)

处理IRP_MJ_DEVICE_CONTROL的驱动程序函数

    NTSTATUS TESTDispatch(IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp)
{
PIO_STACK_LOCATION IrpStack;
ULONG              input_buffer_size;
ULONG              output_buffer_size;
ULONG              control_code;
PVOID              p_buffer;
NTSTATUS           nt_status;
struct             port current_port;

UNREFERENCED_PARAMETER(DeviceObject);
PAGED_CODE();

Irp->IoStatus.Status      = STATUS_SUCCESS;
Irp->IoStatus.Information = 0;

IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(Irp);

switch (IrpStack->MajorFunction)
{

case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:

    control_code = IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;

    switch (control_code)
    {
        case IOCTL_TEST_READPORT:
            p_buffer = MmGetSystemAddressForMdlSafe(Irp->MdlAddress, HighPagePriority);
            input_buffer_size  = IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.InputBufferLength;

            if (!p_buffer) 
            {
                nt_status = STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;
                break;
            }
            if (input_buffer_size)
            {
                memcpy (&current_port, Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer, input_buffer_size);
                switch (current_port.size)
                {
                case 1:
                    current_port.value = (ULONG)READ_PORT_UCHAR((PUCHAR)(USHORT)current_port.address);
                    memcpy (p_buffer, &current_port.value, sizeof(current_port.value));
                    Irp->IoStatus.Information = sizeof(current_port.value);
                    break;
                case 0xF0:
                    READ_PORT_BUFFER_USHORT((PUSHORT)(USHORT)current_port.address, (PUSHORT)p_buffer, 256);
                    Irp->IoStatus.Information = sizeof(current_port.value);
                    break;
                case 2:
                    current_port.value = (ULONG)READ_PORT_USHORT((PUSHORT)(USHORT)current_port.address);
                    memcpy (p_buffer, &current_port.value, sizeof(current_port.value));
                    Irp->IoStatus.Information = sizeof(current_port.value);
                    break;
                }
            }
            else
                Irp->IoStatus.Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
                break;
        case IRP_MJ_CREATE:
            KdPrint(("IRP_MJ_CREATE"));
            break;

        case IRP_MJ_CLOSE:
            KdPrint(("IRP_MJ_CLOSE"));
            break;

        default:
            Irp->IoStatus.Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;
            break;
    }
    break;
}
nt_status = Irp->IoStatus.Status;
IoCompleteRequest (Irp, IO_NO_INCREMENT);
return nt_status;
}

相关案例是case IOCTL_TEST_READPORT:中的case 0xF0:

Answer 1

据我所知，您误解了MmGetSystemAddressForMdlSafe的用途。Per this document here，则使用此函数来获取由MDL (内存描述符列表)描述的虚拟地址。

。如果驱动程序必须使用虚拟地址来访问MDL所描述的页，则它必须使用MmGetSystemAddressForMdlSafe将这些页映射到系统地址空间

同一份文件中也写道：

为了使用虚拟地址访问

描述的缓冲区，驱动程序调用MmGetSystemAddressForMdlSafe将缓冲区映射到系统空间。

MmGetSystemAddressForMdlSafe：将MDL描述的物理页面映射到系统空间，并返回MDL的虚拟地址。返回的虚拟地址可以在任何IRQL和任何进程上下文中使用。

如果你查看MmGetSystemAddressForMdlSafe的MSDN documentation，你会看到下面这一行：

MDL宏返回指定MmGetSystemAddressForMdlSafe描述的缓冲区的非分页系统空间虚拟地址。

它说明此函数返回由描述的缓冲区的非分页虚拟地址。

MDL的定义如下：

内存描述符列表( memory descriptor list )描述physical memory中的页面列表。

这是对物理内存中的页面的描述，而不是虚拟内存中的页面。由new分配的缓冲区将已经有虚拟地址，尝试在其上使用MmGetSystemAddressForMdlSafe是错误的。您应该使用该函数从MDL获取虚拟地址，而不是从虚拟地址范围获取MDL。

现在，让我们来解释一下page fault in non-paged area

现在想想看，您的new或malloc分配的缓冲区很可能已经在一个分页内存区域中(实际上，因为它在用户区域中，所以极有可能)，这意味着尝试获取此缓冲区的虚拟地址(这已经是错误的，因为它不是MDL)将在非分页区域中导致分页错误，因为缓冲区的内存在分页区域中，而您将其映射到内核中的非分页区域，而非分页区域不会导致分页错误。(很可能与错误的IRQL级别有关)