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實戰DeviceIoControl系列之四:獲取硬盤的詳細信息

編輯:匯編語言

Q 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRYIOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX只能得到很少的磁盤參數,我想獲得包括硬盤序列號在內的更加詳細的信息,有什麼辦法呀?

A 確實,用你所說的I/O控 制碼,只能得到最基本的磁盤參數。獲取磁盤出廠信息的I/O控制碼,微軟在VC/MFC環境中沒有開放,在DDK中可以發現一些線索。早先,Lynn McGuire寫了一個很出名的獲取IDE硬盤詳細信息的程序DiskID32 ,下面的例子是在其基礎上經過增刪和改進而成的。

本例中,我們要用到ATA/APAPI的IDENTIFY DEVICE指令。ATA/APAPI是國際組織T13起草和發布的IDE/EIDE/UDMA硬盤及其它可移動存儲設備與主機接 口的標准,至今已經到了ATA/APAPI-7版本。該接口標准規定了ATA/ATAPI 設備的輸入輸出寄存器和指令 集。欲了解更詳細的ATA/ATAPI技術資料,可訪問T13的站點。

用到的常量及數據結構有以下一些 :

// IOCTL控制碼
// #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 (用於SMART 命令)   BYTE bSectorCountReg;   // 扇區數目寄存器
  BYTE bSectorNumberReg;  // 開始扇區寄存器
  BYTE bCylLowReg;     // 開始柱面低字節 寄存器
  BYTE bCylHighReg;     // 開始柱面高字節寄存器
  BYTE bDriveHeadReg;    // 驅動器/磁頭寄存器
  BYTE bCommandReg;     // 指令寄存器
  BYTE bReserved;      // 保留
} IDEREGS, *PIDEREGS, *LPIDEREGS;
// 從驅動程序返回的狀態
typedef struct _DRIVERSTATUS
{
  BYTE  bDriverError;     // 錯誤碼
  BYTE  bIDEStatus;     // IDE狀態寄存器
  BYTE  bReserved[2];    // 保留
  DWORD  dwReserved[2];   // 保留
} DRIVERSTATUS, *PDRIVERSTATUS, *LPDRIVERSTATUS;
// IDE設備IOCTL輸入數據結構
typedef struct _SENDCMDINPARAMS
{
  DWORD   cBufferSize;  // 緩沖區字節 數
  IDEREGS  irDriveRegs;  // IDE寄存器組
  BYTE bDriveNumber;    // 驅動器號
  BYTE bReserved[3];    // 保留
  DWORD   dwReserved[4]; // 保留
  BYTE    bBuffer[1];   // 輸入緩沖區(此處象征性地包含1字節)
} SENDCMDINPARAMS, *PSENDCMDINPARAMS, *LPSENDCMDINPARAMS;
// IDE設備IOCTL輸出數據結構
typedef struct _SENDCMDOUTPARAMS
{
  DWORD     cBufferSize;  // 緩沖區 字節數
  DRIVERSTATUS  DriverStatus;  // 驅動程序返回狀態
  BYTE      bBuffer[1];   // 輸入緩沖區(此處象征性地包含1字節)
} SENDCMDOUTPARAMS, *PSENDCMDOUTPARAMS, *LPSENDCMDOUTPARAMS;
// IDE的ID命令返回的數據
// 共512字節 (256個WORD),這裡僅定義了一些感興趣的項(基本上依據ATA/ATAPI-4)
typedef struct _IDINFO
{
USHORT  wGenConfig;   // WORD 0: 基本信息字
USHORT  wNumCyls;    // WORD 1: 柱面數
USHORT  wReserved2;   // WORD 2: 保留
USHORT  wNumHeads;   // WORD 3: 磁頭數 USHORT  wReserved4;     // WORD 4: 保留
USHORT   wReserved5;     // WORD 5: 保留
USHORT  wNumSectorsPerTrack; // WORD 6: 每磁 道扇區數
USHORT  wVendorUnique[3];  // WORD 7-9: 廠家設定值
CHAR   sSerialNumber[20];  // WORD 10-19:序列號
USHORT  wBufferType;  // WORD 20: 緩沖類 型
USHORT  wBufferSize;  // WORD 21: 緩沖大小
USHORT  wECCSize;   // WORD 22: ECC校驗大小
CHAR   sFirmwareRev[8];  // WORD 23-26: 固件版本
CHAR   sModelNumber[40];  // WORD 27-46: 內部型號
USHORT  wMoreVendorUnique;  // WORD 47: 廠家設定值
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軟啟動
 USHORT  Overlap:1;  // 1= 支持重疊操作
 USHORT  Queue:1;  // 1=支持命令隊列
 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時序
USHORT  wDMATiming;   // WORD 52: DMA時序
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: 後 續字段有效性標志
USHORT  wNumCurCyls;  // WORD 54: CHS可尋址的柱面數
USHORT  wNumCurHeads;  // WORD 55: CHS可尋址的磁頭數
USHORT  wNumCurSectorsPerTrack; // WORD 56: CHS可尋址每磁道扇區數
USHORT  wCurSectorsLow;  // WORD 57: CHS可尋址的扇區 數低位字
USHORT  wCurSectorsHigh;  // WORD 58: CHS可尋址的扇區數高位字
struct {
 USHORT  CurNumber:8;  // 當前一次性可讀寫扇區數
 USHORT  Multi:1;  // 1=已選擇多扇區讀寫
 USHORT  reserved1:7;
} wMultSectorStuff;   // WORD 59: 多 扇區讀寫設定
ULONG  dwTotalSectors;  // WORD 60-61: LBA可尋址的扇區數
USHORT  wSingleWordDMA;  // WORD 62: 單字節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=已選擇模式0
 USHORT  Mode1Sel:1;  // 1=已選擇模式1
  USHORT  Mode2Sel:1;  // 1=已選擇模式2
 USHORT  Reserved2:5;
} wMultiWordDMA;    // WORD 63: 多字節DMA支持能力
struct {
 USHORT  AdvPOIModes:8;  // 支持高 級POI模式數
 USHORT  reserved:8;
} wPIOCapacity;   // WORD 64: 高級PIO支持能 力
USHORT  wMinMultiWordDMACycle; // WORD 65: 多字節DMA傳輸周期的最小值
USHORT   wRecMultiWordDMACycle; // WORD 66: 多字節DMA傳輸周期的建議值
USHORT  wMinPIONoFlowCycle;  // WORD 67: 無流控制時PIO傳輸周期的最小值
USHORT  wMinPOIFlowCycle;  // WORD 68: 有流控制時PIO傳輸周期的最小值
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=已選擇模式0
 USHORT   Mode1Sel:1;  // 1=已選擇模式1
 USHORT  Mode2Sel:1;  // 1=已選擇模式2
  USHORT  Mode3Sel:1;  // 1=已選擇模式3
 USHORT  Mode4Sel:1;  // 1=已選擇模式4
 USHORT  Mode5Sel:1;  // 1=已選擇模式5
 USHORT  Mode6Sel:1;  // 1=已選擇模式 6
 USHORT  Mode7Sel:1;  // 1=已選擇模式7
} wUltraDMA;   // WORD 88:  Ultra DMA支持能力
USHORT   wReserved89[167];  // WORD 89-255
} IDINFO, *PIDINFO;
// SCSI驅動所需的輸入輸出共用的結構
typedef struct _SRB_IO_CONTROL
{
  ULONG HeaderLength; // 頭長度
  UCHAR Signature[8]; // 特征名稱
  ULONG Timeout;  // 超時時間
  ULONG ControlCode; // 控制碼
  ULONG ReturnCode; // 返回碼
  ULONG Length;  // 緩沖區長度
} SRB_IO_CONTROL, *PSRB_IO_CONTROL;

需要引起注意的是IDINFO第57-58 WORD (CHS可尋址的扇區數),因為不滿足32位對齊的要求,不可定 義為一個ULONG 字段。 Lynn McGuire的程序裡正是由於定義為一個ULONG字段,導致該結構不可用。 

以下是核心代碼:

// 打開設備
// filename: 設備的“文件名 ”
HANDLE OpenDevice(LPCTSTR filename)
{
HANDLE hDevice;
// 打開設 備
hDevice= ::CreateFile(filename,  // 文件名
 GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,  // 讀寫方式
 FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, // 共享方式
 NULL,   // 默 認的安全描述符
 OPEN_EXISTING,  // 創建方式  0,   // 不需設置文件屬性
  NULL);   // 不需參照模板文件
return hDevice;
}
// 向驅動發“IDENTIFY DEVICE”命令,獲得設備信息
// hDevice: 設備句柄
// pIdInfo: 設備信息結構指 針
BOOL IdentifyDevice(HANDLE hDevice, PIDINFO pIdInfo)
{
PSENDCMDINPARAMS pSCIP; // 輸入數據結構指針
PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP; // 輸出數據結構指針
DWORD dwOutBytes;  // IOCTL輸出數據長度
BOOL bResult;  // IOCTL返回值
// 申請輸入/輸 出數據結構空間
   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;
// 指定輸入/輸出數據緩沖區大小
pSCIP->cBufferSize = 0;
pSCOP->cBufferSize = sizeof(IDINFO);
// IDENTIFY DEVICE
bResult = ::DeviceIoControl(hDevice, // 設備句柄
 DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA,  // 指定IOCTL
 pSCIP, sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1, // 輸入數據緩沖區
 pSCOP, sizeof (SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1, // 輸出數據緩沖區
 &dwOutBytes,  // 輸 出數據長度
 (LPOVERLAPPED)NULL);  // 用同步I/O
// 復制設備參數結構
::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof(IDINFO)); // 釋放輸入/輸出數據空間
::GlobalFree(pSCOP);
::GlobalFree(pSCIP);
return bResult;
}
// 向SCSI MINI-PORT 驅動發“IDENTIFY DEVICE”命令,獲得設備信息
// hDevice: 設備句柄
// pIdInfo: 設備信息結構指針
BOOL IdentifyDeviceAsScsi(HANDLE hDevice, int nDrive, PIDINFO pIdInfo)
{
PSENDCMDINPARAMS pSCIP; // 輸入數據結構指針
PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP; // 輸出數據結構指針
PSRB_IO_CONTROL pSRBIO; // SCSI輸入輸 出數據結構指針
DWORD dwOutBytes;  // IOCTL輸出數據長度
BOOL bResult;  // IOCTL 返回值
// 申請輸入/輸出數據結構空間
   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));
// 填充輸入/輸出數據
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, // 設備句柄
 IOCTL_SCSI_MINIPORT,  // 指定 IOCTL
 pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL) +sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1, // 輸入數據緩沖區   pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL) +sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1, // 輸出
數據緩沖區
 &dwOutBytes, // 輸出數據長度
 (LPOVERLAPPED)NULL); // 用 同步I/O
// 復制設備參數結構
::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof (IDINFO));
// 釋放輸入/輸出數據空間
::GlobalFree(pSRBIO);
return bResult;
}
// 將串中的字符兩兩顛倒
// 原因是ATA/ATAPI中的WORD,與Windows采用的字節順序相 反
// 驅動程序中已經將收到的數據全部反過來,我們來個負負得正
void AdjustString (char* str, int len)
{
char ch;
int i;
// 兩兩顛倒
for (i=0;i<len;i+=2)
{
 ch = str[i];
 str[i] = str[i+1];
 str[i+1] = ch;
}
// 若是右對齊的,調整為左對齊 (去掉左邊的空格)
i=0;
while (i<len && str[i]==' ') i++;
::memmove(str, &str[i], len-i);
// 去掉右邊的空格
i = len - 1;
while(i>=0 && str[i]==' ')
{
 str[i] = '\\0';
 i--;
}
} // 讀取IDE硬盤的設備信息,必須有 足夠權限
// nDrive: 驅動器號(0=第一個硬盤,1=0=第二個硬盤,......)
// pIdInfo: 設 備信息結構指針
BOOL GetPhysicalDriveInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)
{
HANDLE hDevice;  // 設備句柄
BOOL bResult;  // 返回結果
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)
{
 // 調整字符串
 ::AdjustString(pIdInfo->sSerialNumber, 20);
 ::AdjustString(pIdInfo->sModelNumber, 40);
 ::AdjustString(pIdInfo- >sFirmwareRev, 8);
}
::CloseHandle (hDevice);
return bResult;
}
// 用SCSI驅動讀取IDE硬盤的設備信息,不受權限制約
// nDrive: 驅動器號(0=Primary Master, 1=Promary Slave, 2=Secondary master, 3=Secondary slave)
// pIdInfo: 設備信息結 構指針
BOOL GetIdeDriveAsScsiInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)
{
HANDLE hDevice;  // 設備句柄
BOOL bResult;  // 返回結果
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);
// 檢查是不 是空串
if(pIdInfo->sModelNumber[0]=='\\0')
{
 bResult = FALSE;
}
if(bResult)
{
 // 調整字符串
 ::AdjustString(pIdInfo- >sSerialNumber, 20);
 ::AdjustString(pIdInfo->sModelNumber, 40);
 ::AdjustString(pIdInfo->sFirmwareRev, 8);
}
return bResult;
}

Q 我注意到ATA/ATAPI裡,以及DiskID32裡,有一個“IDENTIFY PACKET DEVICE”指令,與“IDENTIFYDEVICE”有什麼區別?

A IDENTIFY DEVICE專門用 於固定硬盤,而IDENTIFY PACKET DEVICE用於可移動存儲設備如CDROM、 CF、 MO、 ZIP、 TAPE等。因 為驅動程序的原因,實際上用本例的方法,不管是IDENTIFY DEVICE也好,IDENTIFY PACKET DEVICE也好 ,獲取可移動存儲設備的詳細信息,一般是做不到的。而且除了IDE硬盤,對SCSI、USB等接口的硬盤也 不起作用。除非廠商提供的驅動支持這樣的功能。

Q ATA/ATAPI有很多指令,如READ SECTORS, WRITE SECTORS, SECURITY, SLEEP, STANDBY等,利用上述方法,是否可進行相應操作?

A 應該 沒問題。但切記,要慎重慎重再慎重! 

Q 關於權限問題,請解釋一下好嗎?

A 在 NT/2000/XP下,administrator可以管理設備,上述兩種訪問驅動的方法都行。但在user身份下,或者登 錄到域後,用戶無法訪問PhysicalDrive驅動的核心層,但SCSI MINI-PORT 驅動卻可以。目前是可以, 不知道Windows以後的版本是否支持。因為這肯定是一個安全隱患。

另外,我們著重討論 NT/2000/XP 中DeviceIoControl的應用,如果需要在98/ME中得到包括硬盤序列號在內的更加詳細的信息 ,請參考DiskID32。

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