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实战DeviceIoControl系列之四:获取硬盘的详细信息

时间:2015-02-10 13:13:01      阅读:247      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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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。
 
 
 
 
 
 
 
 

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