实战DeviceIoControl系列之四：获取硬盘的详细信息

Q 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX只能得到很少的磁盘参数，我想获得包括硬盘序列号在内的更加详细的信息，有什么办法呀？

A 确实，用你所说的I/O控 制码，只能得到最基本的磁盘参数。获取磁盘出厂信息的I/O控制码，微软在VC/MFC环境中没有开放，在DDK中可以发现一些线索。早先，Lynn McGuire写了一个很出名的获取IDE硬盘详细信息的程序DiskID32 ，下面的例子是在其基础上经过增删和改进而成的。

本例中，我们要用到ATA/APAPI的IDENTIFY DEVICE指令。ATA/APAPI是国际组织T13起草和发布的IDE/EIDE/UDMA硬盘及其它可移动存储设备与主机接 口的标准，至今已经到了ATA/APAPI-7版本。该接口标准规定了ATA/ATAPI 设备的输入输出寄存器和指令 集。欲了解更详细的ATA/ATAPI技术资料，可访问T13的站点。

 

用到的常量及数据结构有以下一些 ：

// IOCTL控制码

// #define DFP_SEND_DRIVE_COMMAND　　0x0007c084

#define　 DFP_SEND_DRIVE_COMMAND　　CTL_CODE(IOCTL_DISK_BASE, 0x0021,

METHOD_BUFFERED, FILE_READ_ACCESS | FILE_WRITE_ACCESS)

// #define DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA　　0x0007c088

#define　 DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA　 CTL_CODE (IOCTL_DISK_BASE, 0x0022,

METHOD_BUFFERED, FILE_READ_ACCESS | FILE_WRITE_ACCESS)

#define　 FILE_DEVICE_SCSI　　　　　0x0000001b

#define　 IOCTL_SCSI_MINIPORT_IDENTIFY　　　 ((FILE_DEVICE_SCSI << 16) + 0x0501)

#define　 IOCTL_SCSI_MINIPORT 0x0004D008　//　 see NTDDSCSI.H for definition

// ATA/ATAPI指令

#define　 IDE_ATA_IDENTIFY　　 0xEC　　//　 ATA的ID指令(IDENTIFY DEVICE)

 

// IDE命令 寄存器

typedef struct _IDEREGS

{

　　BYTE bFeaturesReg;　　　　// 特征寄存器 (用于SMART 命令)　　 BYTE bSectorCountReg;　　 // 扇区数目寄存器

　　BYTE bSectorNumberReg;　　// 开始扇区寄存器

　　BYTE bCylLowReg;　　　　　// 开始柱面低字节 寄存器

　　BYTE bCylHighReg;　　　　 // 开始柱面高字节寄存器

　　BYTE bDriveHeadReg;　　　 // 驱动器/磁头寄存器

　　BYTE bCommandReg;　　　　 // 指令寄存器 

　　BYTE bReserved;　　　　　 // 保留

} IDEREGS, *PIDEREGS, *LPIDEREGS;

// 从驱动程序返回的状态

typedef struct _DRIVERSTATUS

{

　　BYTE　 bDriverError; 　　　 // 错误码

　　BYTE　 bIDEStatus;　　　　 // IDE状态寄存器

　　BYTE　 bReserved[2];　　　 // 保留

　　DWORD　 dwReserved[2];　　 // 保留

} DRIVERSTATUS, *PDRIVERSTATUS, *LPDRIVERSTATUS;

// IDE设备IOCTL输入数据结构

typedef struct _SENDCMDINPARAMS

{

　　DWORD　　　cBufferSize;　　// 缓冲区字节 数

　　IDEREGS　　irDriveRegs;　　// IDE寄存器组

　　BYTE bDriveNumber;　　　　// 驱动器号

　　BYTE bReserved[3];　　　　// 保留

　　DWORD　　　dwReserved[4]; // 保留

　　BYTE　　　 bBuffer[1];　　 // 输入缓冲区(此处象征性地包含1字节)

} SENDCMDINPARAMS, *PSENDCMDINPARAMS, *LPSENDCMDINPARAMS;

// IDE设备IOCTL输出数据结构

typedef struct _SENDCMDOUTPARAMS

{

　　DWORD　　　　　cBufferSize;　　// 缓冲区 字节数

　　DRIVERSTATUS　 DriverStatus;　 // 驱动程序返回状态

　　BYTE　　　　　 bBuffer[1];　　 // 输入缓冲区(此处象征性地包含1字节)

} SENDCMDOUTPARAMS, *PSENDCMDOUTPARAMS, *LPSENDCMDOUTPARAMS;

// IDE的ID命令返回的数据

// 共512字节 (256个WORD)，这里仅定义了一些感兴趣的项(基本上依据ATA/ATAPI-4)

typedef struct _IDINFO

{

USHORT　 wGenConfig;　　 // WORD 0: 基本信息字

USHORT　 wNumCyls; 　　 // WORD 1: 柱面数

USHORT　 wReserved2;　　 // WORD 2: 保留

USHORT　 wNumHeads;　　 // WORD 3: 磁头数　USHORT　 wReserved4;　　　　 // WORD 4: 保留

USHORT 　 wReserved5;　　　　 // WORD 5: 保留

USHORT　 wNumSectorsPerTrack;　// WORD 6: 每磁 道扇区数

USHORT　 wVendorUnique[3];　 // WORD 7-9: 厂家设定值

CHAR　　 sSerialNumber[20];　 // WORD 10-19:序列号

USHORT　 wBufferType;　　// WORD 20: 缓冲类 型

USHORT　 wBufferSize;　　// WORD 21: 缓冲大小

USHORT　 wECCSize;　　 // WORD 22: ECC校验大小

CHAR　　 sFirmwareRev[8];　 // WORD 23-26: 固件版本

CHAR　　 sModelNumber[40];　 // WORD 27-46: 内部型号

USHORT　 wMoreVendorUnique;　 // WORD 47: 厂家设定值

USHORT　 wReserved48;　　// WORD 48: 保留

struct {

　USHORT　 reserved1:8;

　USHORT　 DMA:1;　　 // 1=支持DMA

　USHORT　 LBA:1;　　 // 1=支持 LBA

　USHORT　 DisIORDY:1;　　// 1=可不使用IORDY

　USHORT　 IORDY:1;　　// 1=支持 IORDY

　USHORT　 SoftReset:1;　 // 1=需要ATA软启动

　USHORT　 Overlap:1;　　// 1= 支持重叠操作

　USHORT　 Queue:1;　　// 1=支持命令队列

　USHORT　 InlDMA:1;　　// 1=支持交叉存取DMA

} wCapabilities;　　 // WORD 49: 一般能力

USHORT　 wReserved1; 　　 // WORD 50: 保留

USHORT　 wPIOTiming;　　 // WORD 51: PIO时序

USHORT　 wDMATiming;　　 // WORD 52: DMA时序

struct {

　USHORT　 CHSNumber:1;　 // 1=WORD 54-58有效

　USHORT　 CycleNumber:1;　 // 1=WORD 64-70有效

　USHORT　 UnltraDMA:1; 　 // 1=WORD 88有效

　USHORT　 reserved:13;

} wFieldValidity;　　 // WORD 53: 后 续字段有效性标志

USHORT　 wNumCurCyls;　　// WORD 54: CHS可寻址的柱面数

USHORT　 wNumCurHeads;　　// WORD 55: CHS可寻址的磁头数

USHORT　 wNumCurSectorsPerTrack;　// WORD 56: CHS可寻址每磁道扇区数

USHORT　 wCurSectorsLow;　　// WORD 57: CHS可寻址的扇区 数低位字

USHORT　 wCurSectorsHigh;　 // WORD 58: CHS可寻址的扇区数高位字

struct {

　USHORT　 CurNumber:8;　 // 当前一次性可读写扇区数

　USHORT　 Multi:1;　　// 1=已选择多扇区读写

　USHORT　 reserved1:7;

} wMultSectorStuff;　　 // WORD 59: 多 扇区读写设定

ULONG　 dwTotalSectors;　　// WORD 60-61: LBA可寻址的扇区数

USHORT　 wSingleWordDMA;　　// WORD 62: 单字节DMA支持能力　struct {

　USHORT　 Mode0:1;　　// 1=支持模式0 (4.17Mb/s)

　USHORT　 Mode1:1;　　// 1=支持模式1 (13.3Mb/s)

　USHORT 　 Mode2:1;　　// 1=支持模式2 (16.7Mb/s)

　USHORT　 Reserved1:5;

　USHORT　 Mode0Sel:1;　　// 1=已选择模式0

　USHORT　 Mode1Sel:1;　　// 1=已选择模式1

　 USHORT　 Mode2Sel:1;　　// 1=已选择模式2

　USHORT　 Reserved2:5;

} wMultiWordDMA; 　　 // WORD 63: 多字节DMA支持能力

struct {

　USHORT　 AdvPOIModes:8;　 // 支持高 级POI模式数

　USHORT　 reserved:8;

} wPIOCapacity;　　　// WORD 64: 高级PIO支持能 力

USHORT　 wMinMultiWordDMACycle;　// WORD 65: 多字节DMA传输周期的最小值

USHORT 　 wRecMultiWordDMACycle;　// WORD 66: 多字节DMA传输周期的建议值

USHORT　 wMinPIONoFlowCycle;　 // WORD 67: 无流控制时PIO传输周期的最小值

USHORT　 wMinPOIFlowCycle;　 // WORD 68: 有流控制时PIO传输周期的最小值

USHORT　 wReserved69 [11];　 // WORD 69-79: 保留

struct {

　USHORT　 Reserved1:1;

　USHORT　 ATA1:1;　　 // 1=支持ATA-1

　USHORT　 ATA2:1;　　 // 1=支持ATA-2

　USHORT　 ATA3:1;　　 // 1=支持ATA-3

　USHORT　 ATA4:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI-4

　USHORT　 ATA5:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI-5

　USHORT　 ATA6:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI-6

　 USHORT　 ATA7:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI-7

　USHORT　 ATA8:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI- 8

　USHORT　 ATA9:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI-9

　USHORT　 ATA10:1;　　// 1=支持 ATA/ATAPI-10

　USHORT　 ATA11:1;　　// 1=支持ATA/ATAPI-11

　USHORT　 ATA12:1;　　 // 1=支持ATA/ATAPI-12

　USHORT　 ATA13:1;　　// 1=支持ATA/ATAPI-13

　USHORT　 ATA14:1;　　// 1=支持ATA/ATAPI-14

　USHORT　 Reserved2:1;

} wMajorVersion;　　 // WORD 80: 主版本

USHORT　 wMinorVersion;　　// WORD 81: 副版本

USHORT　 wReserved82[6];　　// WORD 82-87: 保留

struct {

　USHORT　 Mode0:1;　　// 1=支持 模式0 (16.7Mb/s)

　USHORT　 Mode1:1;　　// 1=支持模式1 (25Mb/s)

　USHORT　 Mode2:1;　　// 1=支持模式2 (33Mb/s)

　USHORT　 Mode3:1;　　// 1=支持模式3 (44Mb/s)　 USHORT　 Mode4:1;　　// 1=支持模式4 (66Mb/s)

　USHORT　 Mode5:1;　　// 1=支持模式5 (100Mb/s)

　USHORT　 Mode6:1;　　// 1=支持模式6 (133Mb/s)

　USHORT　 Mode7:1;　　 // 1=支持模式7 (166Mb/s) ???

　USHORT　 Mode0Sel:1;　　// 1=已选择模式0

　USHORT 　 Mode1Sel:1;　　// 1=已选择模式1

　USHORT　 Mode2Sel:1;　　// 1=已选择模式2

　 USHORT　 Mode3Sel:1;　　// 1=已选择模式3

　USHORT　 Mode4Sel:1;　　// 1=已选择模式4

　USHORT　 Mode5Sel:1;　　// 1=已选择模式5

　USHORT　 Mode6Sel:1;　　// 1=已选择模式 6

　USHORT　 Mode7Sel:1;　　// 1=已选择模式7

} wUltraDMA;　　　// WORD 88:　 Ultra DMA支持能力

USHORT　　 wReserved89[167];　 // WORD 89-255

} IDINFO, *PIDINFO;

// SCSI驱动所需的输入输出共用的结构

typedef struct _SRB_IO_CONTROL

{

　　ULONG HeaderLength;　// 头长度

　　UCHAR Signature[8];　// 特征名称

　　ULONG Timeout;　 // 超时时间

　　ULONG ControlCode;　// 控制码

　　ULONG ReturnCode;　// 返回码

　　ULONG Length;　 // 缓冲区长度

} SRB_IO_CONTROL, *PSRB_IO_CONTROL;

 

需要引起注意的是IDINFO第57-58 WORD (CHS可寻址的扇区数)，因为不满足32位对齐的要求，不可定 义为一个ULONG 字段。 Lynn McGuire的程序里正是由于定义为一个ULONG字段，导致该结构不可用。

以下是核心代码：

 

// 打开设备

// filename: 设备的“文件名 ”

HANDLE OpenDevice(LPCTSTR filename)

{

HANDLE hDevice;

// 打开设 备

hDevice= ::CreateFile(filename,　 // 文件名

　GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 　// 读写方式

　FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, // 共享方式

　NULL,　　 // 默 认的安全描述符

　OPEN_EXISTING,　　// 创建方式　 0,　　 // 不需设置文件属性

　 NULL);　　 // 不需参照模板文件

return hDevice;

}

// 向驱动发“IDENTIFY DEVICE”命令，获得设备信息

// hDevice: 设备句柄

// pIdInfo:　设备信息结构指 针

BOOL IdentifyDevice(HANDLE hDevice, PIDINFO pIdInfo)

{

PSENDCMDINPARAMS pSCIP;　// 输入数据结构指针

PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP; // 输出数据结构指针

DWORD dwOutBytes;　 // IOCTL输出数据长度

BOOL bResult;　　// IOCTL返回值

// 申请输入/输 出数据结构空间

　　 pSCIP = (PSENDCMDINPARAMS)::GlobalAlloc(LMEM_ZEROINIT,

sizeof(SENDCMDINPARAMS)-1);

　　 pSCOP = (PSENDCMDOUTPARAMS)::GlobalAlloc (LMEM_ZEROINIT,

sizeof(SENDCMDOUTPARAMS)+sizeof(IDINFO)-1);

// 指定ATA/ATAPI命令 的寄存器值

// pSCIP->irDriveRegs.bFeaturesReg = 0;

// pSCIP- >irDriveRegs.bSectorCountReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bSectorNumberReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bCylLowReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bCylHighReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bDriveHeadReg = 0;

pSCIP->irDriveRegs.bCommandReg = IDE_ATA_IDENTIFY;

// 指定输入/输出数据缓冲区大小

pSCIP->cBufferSize = 0;

pSCOP->cBufferSize = sizeof(IDINFO);

// IDENTIFY DEVICE

bResult = ::DeviceIoControl(hDevice,　// 设备句柄

　DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA,　 // 指定IOCTL

　pSCIP, sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1, // 输入数据缓冲区

　pSCOP, sizeof (SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1, // 输出数据缓冲区

　&dwOutBytes,　　// 输 出数据长度

　(LPOVERLAPPED)NULL);　 // 用同步I/O

// 复制设备参数结构

::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof(IDINFO));　// 释放输入/输出数据空间

::GlobalFree(pSCOP);

::GlobalFree(pSCIP);

return bResult;

}

// 向SCSI MINI-PORT 驱动发“IDENTIFY DEVICE”命令，获得设备信息

// hDevice: 设备句柄 

// pIdInfo:　设备信息结构指针

BOOL IdentifyDeviceAsScsi(HANDLE hDevice, int nDrive, PIDINFO pIdInfo)

{

PSENDCMDINPARAMS pSCIP;　// 输入数据结构指针

PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP; // 输出数据结构指针

PSRB_IO_CONTROL pSRBIO;　// SCSI输入输 出数据结构指针

DWORD dwOutBytes;　 // IOCTL输出数据长度

BOOL bResult;　　// IOCTL 返回值

// 申请输入/输出数据结构空间

　　 pSRBIO = (PSRB_IO_CONTROL)::GlobalAlloc (LMEM_ZEROINIT,

sizeof(SRB_IO_CONTROL)+sizeof(SENDCMDOUTPARAMS)+sizeof(IDINFO)-1);

　　 pSCIP = (PSENDCMDINPARAMS)((char *)pSRBIO+sizeof(SRB_IO_CONTROL));

　　 pSCOP = (PSENDCMDOUTPARAMS)((char *)pSRBIO+sizeof(SRB_IO_CONTROL));

// 填充输入/输出数据

pSRBIO->HeaderLength = sizeof(SRB_IO_CONTROL);

pSRBIO->Timeout = 10000;

pSRBIO->Length = sizeof(SENDCMDOUTPARAMS)+sizeof(IDINFO)-1;

pSRBIO- >ControlCode = IOCTL_SCSI_MINIPORT_IDENTIFY;

::strncpy ((char *)pSRBIO- >Signature, SCSIDISK, 8);

// 指定ATA/ATAPI命令的寄存器值

// pSCIP- >irDriveRegs.bFeaturesReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bSectorCountReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bSectorNumberReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bCylLowReg = 0;

// pSCIP->irDriveRegs.bCylHighReg = 0;

// pSCIP- >irDriveRegs.bDriveHeadReg = 0;

pSCIP->irDriveRegs.bCommandReg = IDE_ATA_IDENTIFY;

pSCIP->bDriveNumber = nDrive;

// IDENTIFY DEVICE

bResult = ::DeviceIoControl(hDevice,　// 设备句柄

　IOCTL_SCSI_MINIPORT,　 // 指定 IOCTL

　pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL) +sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1, // 输入数据缓冲区 　 pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL) +sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1, // 输出 

数据缓冲区

　&dwOutBytes,　// 输出数据长度

　(LPOVERLAPPED)NULL); // 用 同步I/O

// 复制设备参数结构

::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof (IDINFO));

// 释放输入/输出数据空间

::GlobalFree(pSRBIO);

return bResult;

}

// 将串中的字符两两颠倒

// 原因是ATA/ATAPI中的WORD，与Windows采用的字节顺序相 反

// 驱动程序中已经将收到的数据全部反过来，我们来个负负得正

void AdjustString (char* str, int len)

{

char ch;

int i;

// 两两颠倒

for (i=0;i<len;i+=2)

{

　ch = str[i];

　str[i] = str[i+1];

　str[i+1] = ch;

}

// 若是右对齐的，调整为左对齐 (去掉左边的空格)

i=0;

while (i<len && str[i]==' ') i++;

::memmove(str, &str[i], len-i);

// 去掉右边的空格

i = len - 1;

while(i>=0 && str[i]==' ')

{

　str[i] = '\\0';

　i--;

}

}

// 读取IDE硬盘的设备信息，必须有 足够权限

// nDrive: 驱动器号(0=第一个硬盘，1=0=第二个硬盘，......)

// pIdInfo: 设 备信息结构指针

BOOL GetPhysicalDriveInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)

{

HANDLE hDevice;　 // 设备句柄

BOOL bResult;　 // 返回结果

char szFileName[20]; // 文件名

::sprintf(szFileName,\\\\\\\\.\\\\PhysicalDrive%d, nDrive);

hDevice = ::OpenDevice (szFileName);

if(hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

{

　return FALSE;

} 

// IDENTIFY DEVICE

bResult = ::IdentifyDevice(hDevice, pIdInfo);

if (bResult)

{

　// 调整字符串

　::AdjustString(pIdInfo->sSerialNumber, 20);

　::AdjustString(pIdInfo->sModelNumber, 40);

　::AdjustString(pIdInfo- >sFirmwareRev, 8);

}

::CloseHandle (hDevice);

return bResult;

}

// 用SCSI驱动读取IDE硬盘的设备信息，不受权限制约

// nDrive: 驱动器号(0=Primary Master, 1=Promary Slave, 2=Secondary master, 3=Secondary slave)

// pIdInfo: 设备信息结 构指针

BOOL GetIdeDriveAsScsiInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)

{

HANDLE hDevice;　 // 设备句柄

BOOL bResult;　 // 返回结果

char szFileName[20]; // 文件名 

::sprintf(szFileName,\\\\\\\\.\\\\Scsi%d:, nDrive/2); hDevice = ::OpenDevice(szFileName);

if(hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

{

　return FALSE;

}

// IDENTIFY DEVICE

bResult = ::IdentifyDeviceAsScsi(hDevice, nDrive%2, pIdInfo);

// 检查是不 是空串

if(pIdInfo->sModelNumber[0]=='\\0')

{

　bResult = FALSE;

}

if(bResult)

{

　// 调整字符串

　::AdjustString(pIdInfo- >sSerialNumber, 20);

　::AdjustString(pIdInfo->sModelNumber, 40);

　::AdjustString(pIdInfo->sFirmwareRev, 8);

}

return bResult;

}

Q 我注意到ATA/ATAPI里，以及DiskID32里，有一个“IDENTIFY PACKET DEVICE”指令，与“IDENTIFYDEVICE”有什么区别？

A IDENTIFY DEVICE专门用 于固定硬盘，而IDENTIFY PACKET DEVICE用于可移动存储设备如CDROM、 CF、 MO、 ZIP、 TAPE等。因 为驱动程序的原因，实际上用本例的方法，不管是IDENTIFY DEVICE也好，IDENTIFY PACKET DEVICE也好 ，获取可移动存储设备的详细信息，一般是做不到的。而且除了IDE硬盘，对SCSI、USB等接口的硬盘也 不起作用。除非厂商提供的驱动支持这样的功能。

Q ATA/ATAPI有很多指令，如READ SECTORS, WRITE SECTORS, SECURITY, SLEEP, STANDBY等，利用上述方法，是否可进行相应操作？

A 应该 没问题。但切记，要慎重慎重再慎重！　

Q 关于权限问题，请解释一下好吗？

A 在 NT/2000/XP下，administrator可以管理设备，上述两种访问驱动的方法都行。但在user身份下，或者登 录到域后，用户无法访问PhysicalDrive驱动的核心层，但SCSI MINI-PORT 驱动却可以。目前是可以， 不知道Windows以后的版本是否支持。因为这肯定是一个安全隐患。

另外，我们着重讨论 NT/2000/XP 中DeviceIoControl的应用，如果需要在98/ME中得到包括硬盘序列号在内的更加详细的信息 ，请参考DiskID32。