【澎湖冰洲的家】IOKit驱动详解
本帖最后由 penghubingzhou 于 2020-4-13 12:01 编辑各位好，我是澎湖冰洲，从今天起，我将在远景不定时更新IOKit驱动教程！！！{:5_264:}
其实想做这个东西，已经有很长时间了，但是始终没有下定决心。为什么呢？因为第一，我本身就是半吊子，不能算完全的开发者；第二，发这么个东西，写的不好，容易被喷。但是，昨天某些人的行为刺激了我，最终促使我下定决心，做出这个教程来。我决定，将我的教程作为一个起点，一个抛砖引玉的起点，吸引更多的IOKit大佬前来论坛，为黑苹果贡献更多驱动来。
由于本人水平有限，编写时间仓促，难免有所疏漏，还请各位批评指正，共同完善
废话说完了，该开始进入正题了
首先今天开篇，我想跟各位谈谈什么是IOKit。如果我直接跟各位提出这个东西，恐怕很多人都没法理解这个概念，但是如果我说出诸如FakeSMC、Lilu、VoodooI2C这样的项目，我想大家都会第一时间反应：咦，这不是我们用的黑苹果驱动嘛。如果你能这样想，那就对了。实际上，你们所熟知的这些驱动，都是基于IOKit框架开发的驱动。IOKit框架，是由苹果设计的，基于内核态与用户态之间过渡的一个驱动框架，这个框架封装了一些很多底层的kpi（内核接口），让你在写驱动时，会变得更加容易。
那么有的同学会说，冰洲，不过就是个封装嘛，咋就容易了？其实，如果你对比过Linux的驱动代码就会知道，封装的一个最大优势，就是减少了代码量，避免了很多重复的工作。不得不说，苹果在IOKit方面，很有远见，其他系统如windows、Linux等，大多数都是用C语言来开发驱动，可是苹果却比较标新立异，它的所有IOKit框架驱动，全部采用c++来书写（当然win也支持c++，只不过不如mac这么彻底）。至于为什么搞c++来书写，我想学过c++的同学都知道，c++是一种OOP（面向对象编程）的语言，而且混合了C的特性，既可以无伤实现与C的混合编译（使用extern关键字），同时也可以支持OOP的很多特性，如继承，封装等。可以说，是一个代替C语言开发驱动的不俗选择之一。有人会问，冰洲，OOP具体有啥好处啊？概括起来七个字：”避免重复造轮子“（感谢Linux内核开发群某位大佬的概括，很精辟）。利用OOP提供的类，可以实现多个数据对象之间的互相调用，以及类与类之间的继承，最大限度地减少开发量。具体关于OOP的优势，大家可以自行百度，这里不再赘述。
说完了这些有些懂c++的人会问，冰洲，你这不是扯淡嘛，c++用了那么多东西，又用类又用库什么的，跑起来驱动不是要卡死嘛？是的，你说的没错，所以这里，我要说明一点，苹果驱动开发所使用的C++，绝非你在用户空间编程接触的那个C++，它是基于C++、IOKit、libkern改造后的C++子集，这一点大家一定要明确。既然是子集，那么有些C++特性，在IOKit编程里，自然是不能用了。这其中，就包括了STL、运行时（Runtime）以及异常处理（exception-handling）。这三块内容，不仅对于内核编程毫无帮助，而且会极大拖慢驱动运行速度，所以在IOKit编程里，这三块是不可以用的。
本帖最后由 penghubingzhou 于 2020-4-13 10:25 编辑
接下来，我们就会以一个最简单的驱动为例，让大家见识一下，写一个IOKit驱动有多简单。（此处没有安装Xcode的同学请绕路）
一般来说，我们学习语言，都是从Hello World程序写起来的，那么我们写驱动，也从这样一个驱动写起来。{:5_273:}
首先，打开你的Xcode，新建一个工程：
往下翻，找到”IOKit driver“
点击进去，给你的项目取一个名字，我这里取名字叫”helloworld"
选择一个保存位置，保存
这样你的项目就建设完毕了，可以看到，Xcode已经自动为你构建好了一个工程文件，里面带有一份hpp文件以及cpp文件，供你开发使用。
本帖最后由 penghubingzhou 于 2020-4-13 12:08 编辑
接下来，让我们开始给我们的项目添加代码进去。
首先打开helloworld.hpp文件，添加如下代码进去：
#include <IOKit/IOService.h>
#include <IOKit/IOLib.h>
class Hello_World : public IOService{
OSDeclareDefaultStructors(Hello_World);
public:
//初始化模块
virtual bool init(OSDictionary* dict) override;
//释放卸载模块
virtual void free(void) override;
//匹配模块
virtual IOService* probe(IOService* provider, SInt32* score) override;
//启动模块
virtual bool start(IOService* provider) override;
//停止模块
virtual void stop(IOService* provider) override;
};
接下来，在helloworld.cpp 里 插入这些代码：
#include "helloworld.hpp"
//用C++ define关键字声明超类，从而使用父类函数
#define super IOService
OSDefineMetaClassAndStructors(Hello_World, IOService)
//在头文件中定义函数的具体实现
bool Hello_World::init(OSDictionary* dict){
bool ret = super::init(dict);
IOLog("驱动加载中");
return ret;
}
void Hello_World::free(void) {
IOLog("驱动正在释放");
super::free();
}
IOService* Hello_World::probe(IOService* provider, SInt32* score) {
IOService* myservice = super::probe(provider, score);
IOLog("驱动正在匹配");
return myservice;
}
bool Hello_World::start(IOService* provider) {
bool ret = super::start(provider);
IOLog("驱动正在启动");
return ret;
}
void Hello_World::stop(IOService* provider) {
IOLog("驱动正在停止");
super::stop(provider);
}
做完这些，再打开info.plist，在IOKitPersonalities项目下，点击旁边加号，添加如下字典类型：
在OSBundleLibraries下面，添加如下字典内容：
这样，我们的驱动，就算构建好了。接下来，点击左上角的“播放”按钮（其实是编译，不过为了便于大家理解，我用了这个形象化的说法），等待显示“build successfully”之后，点击“Product”文件夹，右击“helloworld.kext”，点击“Show in Finder”，就会显示编译好的驱动文件：
将这个驱动拖拽到桌面上，接下来，我们将开始加载这个驱动。打开终端，输入以下命令：
sudo -i
chmod -Rf 755/path/to/helloworld.kext
chown -R root:wheel /path/to/helloworld.kext
kextutil /path/to/helloworld.kext
其中/path/to/helloworld.kext为你刚才拖拽的helloworld.kext路径。注意，在加载前，请先关闭系统的SIP保护，方法请在论坛内搜寻，这里不再重复。
如果加载完成，你会看到这个加载没有任何错误显示，并且等待终端返回提示符后，你可以再输入kextstat | grep helloworld ，来证明驱动是否加载：
kextstat | grep helloworld
165 0 0xffffff7f831d9000 0x4000 0x4000 as.phbz.helloworld (1) F3E8D1DB-74B8-332C-9E76-0FDC5C541BFD <4 3>如果有类似的返回输出，证明驱动成功加载。
接下来，我们运行这个命令，来让驱动卸载：
kextunload /path/to/helloworld.kext
卸载完成时，屏幕不会有任何输出，直接返回提示符。现在我们想知道，这个驱动究竟都干了些什么。让我们打开“控制台”app(系统自带)来看一下。打开“控制台”，在搜索里输入“kernel”进行检索，可以检索到这些信息：
这里面，输出了我们刚才在代码里写入的所有中文，它证明了我们的驱动从匹配到加载再到卸载的全过程。我们管驱动从加载到消亡叫做一个驱动的生命周期。这样的一个生命周期里，驱动将完成一系列的任务，驱动我们的各类硬件。
虽然我们已经成功让这个驱动加载了，可是，我们仍然有些问题没有解决：它的工作流程是什么？它的具体运行机制是什么？那些写的字典内容是什么？我们为什么要按照这么模块的结构来写？……环绕在这个helloworld驱动上的疑点依旧很多。这些疑点，我将在下一节内容中继续讲述，敬请期待~
好，我来盖一层楼，加块瓦 感谢大佬分享，让更多人了解苹果驱动开发！！ 支持了技术大佬膜拜 不懂帮顶，希望能做出N卡的驱动。 活捉！！！！ 不懂帮顶！！ 支持大佬！ 必须顶
感谢大佬分享，让更多人了解苹果驱动开发！！ 以前 IOKit 大佬遍地跑的，现在黑苹果越来越简单了，愿意再写驱动的反而少了，以至于会点 IO80211Family 都到远景耀武扬威了。
支持版主出品 IOKit 教程！ 好教程，顶一个 这个必须支持一个，对苹果类的程序和驱动开发很感兴趣 膜拜大神
本帖最后由 penghubingzhou 于 2020-4-13 11:16 编辑
wuguqunzong 发表于 2020-4-13 11:05 https://www.pcbeta.com/static/image/common/back.gif
感觉这一系列动作都是安排好的！以前可没有大神站出来教这个。呵呵
如果不是你们某些人逼迫我，我根本没必要这么做，如果现在教程放出来你还这么多话，请你绕路
ps：下次再想做黑粉之前，选个好点的号，别选个今天才注册的号出来糊弄人。
占位，跟大佬学习 前排支持，大佬们加油