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。
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