驱动诊断

概述

DarraRT 产品运行依赖三个内核态驱动: DarraRT.sys、DarraRT_Eth.sys、DarraRT_PLC.sys。 三者通过 GlobalIO Section 共享同一物理页, 实现零拷贝、零跨驱动调用的运行时协作。

驱动层一旦异常, 上层表现会非常多样: PDO 全零、WKC 恒错、Service 无法连接、 IOCTL 超时、Section 映射失败、系统崩溃 (BSOD)。本文档系统介绍驱动状态检查、 IOCTL 响应测试、DbgView 实时日志过滤、GlobalIO 映射验证、卸载/重装标准流程。

适用场景

• IDE/Service 报告 \\.\DarraRT* 设备打开失败
• PDO 或 IO 显示全零 (Section 未映射)
• 系统启动后 DarraRT 服务进入"已启动但不工作"
• 升级驱动后功能异常
• 偶发 BSOD

三驱动矩阵

驱动文件	设备路径	职责	源码
DarraRT.sys	\\.\DarraRT	核心隔离 / SMI 检测 / GlobalIO Section 创建者 / TSC 校准	Darra_RT_Driver/Global/WDK/
DarraRT_Eth.sys	\\.\DarraRT_Eth	NDIS 协议驱动 / EtherCAT 帧 / PDO 线程 / 实例共享内存	Darra_RT_Driver/Eth/WDK/
DarraRT_PLC.sys	\\.\DarraRT_PLC	PLC VM / IOMerge / Robot CyclicUpdate	Darra_RT_Driver/PLC/WDK/

三驱动依赖与启动顺序

  1. DarraRT.sys         (Boot Start,   系统启动前加载)
       |
       | IOCTL_DARRT_CALIBRATE  → 获取 TSC
       | IOCTL_DARRT_ISOLATE_CORE → 注册隔离核
       | ZwCreateSection        → GlobalIO Section
       v
  2. DarraRT_Eth.sys     (System Start, 启动时加载)
       |
       | ZwOpenSection + MapViewOfSection → 映射 GlobalIO
       | NdisRegisterProtocol   → 绑定网卡
       v
  3. DarraRT_PLC.sys     (Demand Start, Service 触发)
       |
       | ZwOpenSection + MapViewOfSection → 同一物理页
       | 启动 PLC VM 线程
       v
  [运行时: 三驱动通过 Section 指针直接读写, 零 IOCTL]

关键点: 第 2 步若失败, PDO 即便帧收发正常, 也无法传到 PLC; 第 3 步若 Section 映射 到不同物理页, 所有 IO 为零但无错误日志。

前置条件与工具

工具	用途	来源
sc.exe	服务管理	Windows 自带
DbgView.exe	内核日志捕获	SysInternals
devcon.exe	设备管理	WDK
WinDbg Preview	崩溃转储分析	WDK
poolmon.exe	内存池监控	WDK
SDV (Static Driver Verifier)	驱动验证	WDK

诊断步骤 (状态检查)

步骤 1: 服务管理器状态

# 查看三驱动服务状态
sc query DarraRT
sc query DarraRT_Eth
sc query DarraRT_PLC

预期输出:

SERVICE_NAME: DarraRT
        TYPE               : 1  KERNEL_DRIVER
        STATE              : 4  RUNNING
                                (STOPPABLE, NOT_PAUSABLE, IGNORES_SHUTDOWN)
        WIN32_EXIT_CODE    : 0  (0x0)
        ...

判定规则:

• STATE = 4 RUNNING → 正常
• STATE = 1 STOPPED → 未加载, 看 WIN32_EXIT_CODE 和 ERROR_CODE
• STATE = 7 PAUSED → 异常, 重启服务

步骤 2: 设备路径可达性

用 DarraDiag.exe (Service 附带的小工具) 测试:

DarraDiag.exe --device-test

预期输出:

Opening \\.\DarraRT ...         OK, handle=0x254
Opening \\.\DarraRT_Eth ...     OK, handle=0x258
Opening \\.\DarraRT_PLC ...     OK, handle=0x25C

或者用 PowerShell 的 P/Invoke:

Add-Type -TypeDefinition @"
using System; using System.Runtime.InteropServices; using Microsoft.Win32.SafeHandles;
public class K32 {
  [DllImport("kernel32", SetLastError=true)]
  public static extern SafeFileHandle CreateFile(string p, uint a, uint s, IntPtr x,
       uint c, uint f, IntPtr t);
}
"@
[K32]::CreateFile("\\.\DarraRT", 0xC0000000, 3, 0, 3, 0, 0)

步骤 3: IOCTL 响应测试

DarraDiag.exe --ioctl-test 会对每个驱动发送一个已知 IOCTL 并校验返回值:

IOCTL_DARRT_QUERY_VERSION       → 1.0.25200 OK (延迟 3μs)
IOCTL_DARRT_ETH_STATS           → rx=12345 tx=12340 OK
IOCTL_DARRT_PLC_CYCLE_INFO      → cycle=1000μs last=892μs OK

判定规则: 任一 IOCTL 超时 (>10ms) 或返回错误 → 看 DbgView 中对应驱动的异常日志。

步骤 4: GlobalIO Section 映射验证

三驱动必须映射到同一物理页, 否则零拷贝失效。

DarraDiag.exe --section-test

预期输出:

Global create section      : virt=0xFFFFCA01B8900000 phys=0x00000001BA000000 size=4096
Eth    map view of section : virt=0xFFFFCA01B8900000 phys=0x00000001BA000000  MATCH ✓
PLC    map view of section : virt=0xFFFFCA01B8900000 phys=0x00000001BA000000  MATCH ✓

Writing test pattern 0xDEADBEEF via Global ...
Reading from Eth: 0xDEADBEEF  MATCH ✓
Reading from PLC: 0xDEADBEEF  MATCH ✓

判定规则:

• phys 三者相同 → 零拷贝 OK
• phys 不同 → 严重问题, 通常是 Section 创建失败后, 每个驱动各自建了独立 Section
• 写入校验失败 → Section 虚拟地址被改写, 看 Eth/PLC 的 Map 流程

步骤 5: DbgView 实时日志

以管理员权限启动 DbgView:

File → Capture Kernel (勾)
Edit → Filter/Highlight → Include: DarraRT;DarraRT_Eth;DarraRT_PLC

关注前缀:

前缀	驱动	说明
[DarraRT]	Global	隔离核 / TSC / Section
[DarraRT_Eth]	Eth	NDIS / PDO / WKC
[DarraRT_PLC]	PLC	VM / IOMerge / Robot

正常启动序列:

[DarraRT]      driver entry, ver=25.2.0
[DarraRT]      TSC CAL done, freq=3.6GHz skew=12
[DarraRT]      Section created at 0xFFFFCA01B8900000
[DarraRT_Eth]  driver entry, ver=25.2.0
[DarraRT_Eth]  NDIS protocol registered: DarraRT_Eth
[DarraRT_Eth]  Section mapped OK
[DarraRT_Eth]  Bound to adapter {GUID}, linkspeed=1Gbps
[DarraRT_PLC]  driver entry, ver=25.2.0
[DarraRT_PLC]  Section mapped OK
[DarraRT_PLC]  PLC VM thread started on isolated core 4

异常序列示例:

[DarraRT_Eth]  Section map FAILED: STATUS_OBJECT_NAME_NOT_FOUND

→ 说明 DarraRT.sys 尚未创建 Section (顺序错) 或名字不匹配 (版本不一致)。

诊断步骤 (深度)

步骤 6: 非分页池使用

# 管理员
poolmon.exe -p -i -bDREC,DRRC,DRPC

输出:

 Tag  Type     Allocs          Frees          Used         Diff
 DRRC Nonp     1 200           1 199          4 KB           +1
 DREC Nonp     8 200           8 100          64 KB         +100  <-- 泄漏?
 DRPC Nonp     1 500           1 500          8 KB            0

判定规则: Diff 持续增长 → 该驱动有内存泄漏, 定位到对应 Tag 的 ExAllocatePoolWithTag 调用处。

步骤 7: 查看是否进入过 BSOD

Get-WinEvent -LogName System -MaxEvents 50 |
    Where-Object { $_.LevelDisplayName -eq "Error" -and $_.ProviderName -like "*BugCheck*" }

如果有 BSOD 记录, 崩溃转储默认在 %SystemRoot%\MEMORY.DMP 或 %SystemRoot%\Minidump\*.dmp。用 WinDbg 打开:

!analyze -v

关注:

• MODULE_NAME 是否为 DarraRT*
• STACK_TEXT 是否穿过 DarraRT 驱动
• BUCKET_ID 是否有已知缺陷

步骤 8: 核心隔离状态

DarraDiag.exe --core-status

输出:

Total logical cores: 8
Isolated mask: 0x30 (core 4, 5)
Core 0: OS general    , CPU usage 18%
Core 1: OS general    , CPU usage 22%
Core 2: OS general    , CPU usage 15%
Core 3: OS general    , CPU usage 12%
Core 4: ISOLATED-PLC  , CPU usage 100% (busy wait, correct)
Core 5: ISOLATED-ECAT , CPU usage 100% (busy wait, correct)
Core 6: OS general    , CPU usage 8%
Core 7: OS general    , CPU usage 11%

判定规则: 隔离核 100% 是正确的; 非隔离核若某个长时间 > 80% → 有后台进程抢资源。

驱动卸载 / 重装标准流程

严格按顺序: 停 Service → 停 PLC 驱动 → 停 Eth 驱动 → 停 Global → 卸载 → 重装 → 反向启动。

步骤 1: 停止用户态

# 停 IDE / Panel
taskkill /IM Darra.PLC.IDE.exe /F
taskkill /IM Darra.PLC.Panel.exe /F

# 停 Service
sc stop "Darra.PLC.Service"

步骤 2: 按逆序停止驱动

sc stop DarraRT_PLC
sc stop DarraRT_Eth
sc stop DarraRT

验证: sc query <name> 全部 STOPPED。

步骤 3: 卸载

用官方卸载脚本 (绝对不要手动删 .sys, 会留下服务注册残留):

cd "C:\Program Files\DarraRT\Driver"
.\uninstall.ps1

步骤 4: 重装 (签名版本)

.\install.ps1 -InfPath .\DarraRT.inf
.\install.ps1 -InfPath .\DarraRT_Eth.inf
.\install.ps1 -InfPath .\DarraRT_PLC.inf

步骤 5: 按正序启动

sc start DarraRT
sc start DarraRT_Eth
sc start DarraRT_PLC
sc start "Darra.PLC.Service"

步骤 6: 验证

DarraDiag.exe --full-test

通过所有 6 项 → 可以投产。

异常模式速查表

现象	根因	定位方法	解决
\\.\DarraRT 打不开	驱动未加载	sc query DarraRT	sc start DarraRT
Section map failed	启动顺序错	DbgView 启动序列	按序重启
PDO 全零	Section 物理页不一致	--section-test	重启三驱动
IOCTL 超时	驱动死锁	WinDbg !locks	收集 dump 报 bug
系统 BSOD	驱动缺陷	!analyze -v	回退版本或报 bug
非分页池泄漏	资源未释放	poolmon Tag	查对应 Tag 代码
隔离核 < 100%	隔离失败	--core-status	检查 bcdedit
NDIS 未绑定	网卡 GUID 变了	Get-NetAdapter	重置 Eth Service
签名失败	测试签名未开	bcdedit /enum	testsigning on
卸载后残留	非标准卸载	devmgmt.msc	sc delete 清理

高级技巧

• 驱动版本强一致: 三驱动必须同一编译批次, 头文件 dx_version.h 被三者共用, 版本号不一致时启动会报 VERSION_MISMATCH 拒绝映射 Section。
• 测试签名模式: 开发阶段用 bcdedit /set testsigning on, 生产阶段必须 EV 代码签名。
• WinDbg 实时附加: Win+R → dbgview 只看 DbgPrint, 如需逐行调试内核代码, 用另一台机器 USB/Net 内核调试连接。
• Pool Tag 命名: DarraRT 内部约定 DRRC (Global) / DREC (Eth) / DRPC (PLC), poolmon 按 tag 过滤一目了然。
• NDIS 双注册防护: Eth 用 "DarraRT_Eth" 作为协议名, 不与旧 Global 驱动冲突; 升级时若先旧版再新版可能双注册蓝屏, 务必先卸载旧版再装新版。

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