实战DeviceIoControl 之四：获取硬盘的详细信息
Q 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY或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”(设备路径) 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“IDENTIFY DEVICE”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。