实战DeviceIoControl 之四:获取硬盘的详细信息

实战DeviceIoControl 之四:获取硬盘的详细信息

转自 http://www.cnblogs.com/henryzc/archive/2005/11/08/271911.html

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。

[相关资源]

  • 本文Demo源码:IdeDiskInfo.zip (25KB)
  • Lynn McGuire的 DiskID32.zip (30KB)
  • T13官方网站:http://www.t13.org
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