关于磁盘IO的一些Skills

Q 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRYIOCTL_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] = '';  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]=='') {  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。

你可能感兴趣的:(关于磁盘IO的一些Skills)