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，有什么辦法呀？
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準，至今已經到了ATA/APAPI-7版本。該接口標準規定了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(用于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)，這里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: 后續字段有效性標志
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的程序里正是由于定義為一個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”(設備路徑)
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里，以及DiskID32里，有一個“IDENTIFY PACKET DEVICE”指令，與“IDENTIFY DEVICE”有什么區別？
A IDENTIFY DEVICE專門用于固定硬盤，而IDENTIFY PACKET DEVICE用于可移動存儲設備如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 關于權限問題，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，或者登錄到域后，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以后的版本是否支持。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。
[相關資源]
本文Demo源碼：IdeDiskInfo.zip (25KB)
Lynn McGuire的 DiskID32.zip (30KB)
T13官方網站：http://www.t13.org
bhw98的專欄：http://www.csdn.net/develop/author/netauthor/bhw98/
總結
以上是生活随笔為你收集整理的实战DeviceIoControl 之四：获取硬盘的详细信息的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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