오늘은 디바이스와 드라이버 레이어에 대해 공부해 봅시다.
Windows Driver Model(이하 WDM)은 아래 그림과 같이 드라이버 레이어를 표현하고 있습니다.
일반적으로 디바이스 오브젝트의 스택은 위의 그림처럼 표현합니다. (디바이스에 따라 디바이스 스택은 위의 그림보다 계층이 적을 수도 혹은 보다 많을 수도 있음을 유의하셔야 합니다) 우선 디바이스 오브젝트를 정의하자면, 이것은 소프트웨어가 하드웨어를 관리하기 위해 시스템이 생성한 데이터 스트럭쳐라고 할 수 있습니다. 하나의 디바이스 오브젝트는 I/O REQUEST를 처리하기 위한 논리적, 가상 혹은 물리적인 디바이스를 의미합니다. 전혀 관련이 없는 다른 개념이지만 좀 더 이해를 돕고자 비유한다면, 우리는 객체 지향에서 어떤 기능과 속성을 포함하는 클래스라는 용어를 알고 있습니다. 그리고 클래스로 각기 다른 속성값을 가지고 있는 메모리에 존재하는 객체나 인스턴스로 생성하여 이를 표현합니다. 이 비유에서 클래스는 논리적인 디바이스, 가상의 디바이스나 물리적인 디바이스를 의미합니다. 그리고 객체는 디바이스의 고유의 속성을 표현하기 위한 디바이스 오브젝트로 비유할 수 있습니다. 이 개념 비유는 절대적인 비유라고 할 수 없으며, 단지 이해를 돕기 위해서 이렇게 설명을 드립니다. 그래서 물리적인 디바이스 하나를 위해, 많은 디바이스 오브젝트가 존재할 수 있습니다. 디바이스 스택에서 가장 낮은 레벨의 디바이스 오브젝트는 PDO(Physical Device Object)라고 하며, 디바이스 스택에서 중간 계층 레벨에 존재하는 디바이스 오브젝트는 FDO(Functional Device Object)라고 합니다. 그리고 위의 그림에서 보이는 것과 같이, FDO의 위와 아래에는 하나 이상의 FiDO(Filter Device Object)가 위치할 수도 있습니다. 통상 FDO 위에 위치한 Filter Device Object는 Upper filter라고 하며, FDO와 PDO 사이에 위치한 Filter Device Object는 Lower filter라고 정의합니다.
그렇다면 디바이스 스택은 언제 구성하게 될까요? 간략히 순서를 설명하면, 시스템을 부팅하는 동안 버스 드라이버는 버스에 연결된 디바이스를 열거하고 각 디바이스들의 PDO를 생성합니다. 그리고 PnP Manager는 버스 드라이버가 생성한 PDO list를 참조하여 각 드라이버의 엔트리 포인트인 DriverEntry를 호출하여 콜백 루틴을 초기화하고 AddDevice로 디바이스를 위한 FDO를 생성하고 이를 디바이스 스택에 추가합니다. 물론, 여전히 PDO와 FDO 개념에 대한 감이 오지 않을 것이라고 생각합니다. 한 가지 예를 들어 보도록 하겠습니다. 컴퓨터에 연결된 키보드 하나가 연결되어 가정합시다. 키보드는 흔히 우리가 잘 알고 있는 디바이스입니다. 당연히 키보드의 입출력을 처리하기 위한 키보드 디바이스 드라이버가 필요할 것입니다. 위에서 부팅 과정 중에 버스 드라이버가 모든 디바이스들을 열거한다고 하였습니다. 당연히 키보드도 디바이스기 때문에 열거가 되겠지요. 여기서 버스 드라이버가 인식한 키보드 장치를 관리하기 위해 생성한 객체가 바로 PDO(Physical Device Object)가 됩니다. 자, 그럼 생성하고 나서 키보드가 동작을 해야되겠죠? 이에 키보드 드라이버는 키보드 기능 동작에 관한 세부적인 설명을 기술한 FDO(Functional Device Object)를 생성합니다.
위에서 언급한 것처럼, 버스 드라이버가 디바이스의 PDO를 생성하고 해당 디바이스의 드라이버에서 구체적으로 기능적인 역할을 위해 FDO를 생성한다고 하였습니다. 그 이후의 동작 과정을 살펴보면, PnP Manager가 버스 드라이버에 의해 생성된 PDO List를 참조하여 디바이스 스택의 중간 계층에 위치한 Filter와 Function 드라이버를 찾기 위해 레지스트리 데이터 베이스를 조사합니다. 여기서 레지스트리 데이터 베이스는 디바이스 드라이버에 대한 여러가지 정보를 가지고 있는데, 특정 레지스트리 엔트리에서 디바이스 스택상에 순서대로 스택을 구성할 드라이버를 정의하고 있습니다. 그다음 PnP Manager는 가장 낮은 레벨의 Filter Driver를 로딩하고 Object를 생성하고나서 AddDevice Function을 호출합니다. 그리고 여기에서 FiDO(Filter Device Object)를 생성하고 이를 PDO와 연결하는 작업을 합니다. 마찬가지로 PnP Manager는 현재 구성중인 디바이스 스택에서 로딩하고 호출할 하위 Filter Driver, Function Driver, 상위 Fiter Driver의 Object를 각각 생성하고 차례대로 아래에서부터 서로 연결하여 디바이스 스택을 구성합니다. 결과적으로 위의 그림과 같이 디바이스 스택이 형성됩니다.
(참조 : http://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/oney_wdm/ch02b.htm)
시간이 늦었으니, 오늘은 간단히 여기까지만 정리하도록 하겠습니다.
Written by Simhyeon, Choe
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