實戰DeviceIoControl 系列 之四:擷取硬碟的詳細資料

來源:互聯網
上載者:User

Q:
用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRYIOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX只能得到很少的磁碟參
數,我想獲得包括硬碟序號在內的更加詳細的資訊,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碟參數。擷取磁碟出廠資訊的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寫了一個很出名的擷取IDE硬碟詳細資料的程式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硬碟及其它抽取式存放裝置裝置與主機介面的標準,至今已經到了
ATA/APAPI-7版本。該介面標準規定了ATA/ATAPI
裝置的輸入輸出寄存器和指令集。欲瞭解更詳細的ATA/ATAPI技術資料,可訪問T13的網站。

  用到的常量及資料結構有以下一些:

//
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;    // 特徵寄存器(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;     // 開始柱面低位元組寄存器
  BYTE bCylHighReg;     //
開始柱面高位元組寄存器
  BYTE bDriveHeadReg;    // 磁碟機/磁頭寄存器
  BYTE
bCommandReg;     // 指令寄存器
  BYTE bReserved;      // 保留
} IDEREGS,
*PIDEREGS, *LPIDEREGS;
// 從驅動程式返回的狀態
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裝置IOCTL輸入資料結構
typedef
struct _SENDCMDINPARAMS
{
  DWORD   cBufferSize;  // 緩衝區位元組數
  IDEREGS  irDriveRegs;  // IDE寄存器組
  BYTE bDriveNumber;    // 磁碟機代號
   BYTE bReserved[3];    // 保留
  DWORD   dwReserved[4]; // 保留
  BYTE
    bBuffer[1];   // 輸入緩衝區(此處象徵性地包含1位元組)
} SENDCMDINPARAMS,
*PSENDCMDINPARAMS, *LPSENDCMDINPARAMS;
// IDE裝置IOCTL輸出資料結構
typedef
struct _SENDCMDOUTPARAMS
{
  DWORD     cBufferSize;  // 緩衝區位元組數
   DRIVERSTATUS  DriverStatus;  // 驅動程式返回狀態
  BYTE      bBuffer[1];  
// 輸入緩衝區(此處象徵性地包含1位元組)
} SENDCMDOUTPARAMS, *PSENDCMDOUTPARAMS,
*LPSENDCMDOUTPARAMS;
// IDE的ID命令返回的資料
//
共512位元組(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: 基本資料字
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: 每磁軌扇區數
USHORT  wVendorUnique[3];  // WORD 7-9: 廠家設定值
CHAR  
sSerialNumber[20];  // WORD 10-19:序號
USHORT  wBufferType;  // WORD
20: 緩衝類型
USHORT  wBufferSize;  // WORD 21: 緩衝大小
USHORT 
wECCSize;   // WORD 22: ECC校正大小
CHAR   sFirmwareRev[8];  // WORD
23-26: 韌體版本
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=支援DMA
 USHORT  LBA:1;   // 1=支援LBA
 USHORT  DisIORDY:1;  //
1=可不使用IORDY
 USHORT  IORDY:1;  // 1=支援IORDY
 USHORT  SoftReset:1; 
// 1=需要ATA緩啟動
 USHORT  Overlap:1;  // 1=支援重疊操作
 USHORT 
Queue:1;  // 1=支援命令隊列
 USHORT  InlDMA:1;  // 1=支援交叉存取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: 後續欄位有效性標誌
USHORT  wNumCurCyls;  // WORD
54: CHS可定址的柱面數
USHORT  wNumCurHeads;  // WORD 55: CHS可定址的磁頭數
USHORT
  wNumCurSectorsPerTrack; // WORD 56: CHS可定址每磁軌扇區數
USHORT 
wCurSectorsLow;  // WORD 57: CHS可定址的扇區數低位字
USHORT  wCurSectorsHigh; 
// WORD 58: CHS可定址的扇區數高位字
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可定址的扇區數
USHORT  wSingleWordDMA;  // WORD 62:
單位元組DMA支援能力 struct {
 USHORT  Mode0:1;  // 1=支援模式0 (4.17Mb/s)
 
USHORT  Mode1:1;  // 1=支援模式1 (13.3Mb/s)
 USHORT  Mode2:1;  // 1=支援模式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: 多位元組DMA支援能力
struct {
 USHORT  AdvPOIModes:8;  //
支援進階POI模式數
 USHORT  reserved:8;
} wPIOCapacity;   // WORD 64:
進階PIO支援能力
USHORT  wMinMultiWordDMACycle; // WORD 65: 多位元組DMA傳輸周期的最小值
USHORT
  wRecMultiWordDMACycle; // WORD 66: 多位元組DMA傳輸周期的建議值
USHORT 
wMinPIONoFlowCycle;  // WORD 67: 無流量控制時PIO傳輸周期的最小值
USHORT 
wMinPOIFlowCycle;  // WORD 68: 有流量控制時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=支援ATA-1
 USHORT  ATA2:1;   // 1=支援ATA-2
 
USHORT  ATA3:1;   // 1=支援ATA-3
 USHORT  ATA4:1;   // 1=支援ATA/ATAPI-4
 
USHORT  ATA5:1;   // 1=支援ATA/ATAPI-5
 USHORT  ATA6:1;   //
1=支援ATA/ATAPI-6
 USHORT  ATA7:1;   // 1=支援ATA/ATAPI-7
 USHORT 
ATA8:1;   // 1=支援ATA/ATAPI-8
 USHORT  ATA9:1;   // 1=支援ATA/ATAPI-9
 
USHORT  ATA10:1;  // 1=支援ATA/ATAPI-10
 USHORT  ATA11:1;  //
1=支援ATA/ATAPI-11
 USHORT  ATA12:1;  // 1=支援ATA/ATAPI-12
 USHORT 
ATA13:1;  // 1=支援ATA/ATAPI-13
 USHORT  ATA14:1;  // 1=支援ATA/ATAPI-14
 
USHORT  Reserved2:1;
} wMajorVersion;   // WORD 80: 主要版本
USHORT 
wMinorVersion;  // WORD 81: 副版本
USHORT  wReserved82[6];  // WORD
82-87: 保留
struct {
 USHORT  Mode0:1;  // 1=支援模式0 (16.7Mb/s)
 
USHORT  Mode1:1;  // 1=支援模式1 (25Mb/s)
 USHORT  Mode2:1;  // 1=支援模式2
(33Mb/s)
 USHORT  Mode3:1;  // 1=支援模式3 (44Mb/s)  USHORT  Mode4:1;  //
1=支援模式4 (66Mb/s)
 USHORT  Mode5:1;  // 1=支援模式5 (100Mb/s)
 USHORT 
Mode6:1;  // 1=支援模式6 (133Mb/s)
 USHORT  Mode7:1;  // 1=支援模式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支援能力
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]; // 特徵名稱
  ULONG
Timeout;  // 逾時時間
  ULONG ControlCode; // 控制碼
  ULONG
ReturnCode; // 返回碼
  ULONG Length;  // 緩衝區長度
} SRB_IO_CONTROL,
*PSRB_IO_CONTROL;

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

  以下是核心代碼:

//
開啟裝置
// filename: 裝置的“檔案名稱”
HANDLE OpenDevice(LPCTSTR filename)
{
HANDLE
hDevice;
// 開啟裝置
hDevice= ::CreateFile(filename,  // 檔案名稱
 
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 讀寫方式
 FILE_SHARE_READ |
FILE_SHARE_WRITE, // 共用方式
 NULL,   // 預設的安全性描述元
 OPEN_EXISTING,  //
建立方式  0,   // 不需設定檔案屬性
 NULL);   // 不需參照模板檔案
return hDevice;
}
//
向驅動發“IDENTIFY DEVICE”命令,獲得裝置資訊
// hDevice: 裝置控制代碼
//
pIdInfo: 裝置資訊結構指標
BOOL IdentifyDevice(HANDLE hDevice, PIDINFO
pIdInfo)
{
PSENDCMDINPARAMS pSCIP; // 輸入資料結構指標
PSENDCMDOUTPARAMS
pSCOP; // 輸出資料結構指標
DWORD dwOutBytes;  // IOCTL輸出資料長度
BOOL
bResult;  // IOCTL傳回值
// 申請輸入/輸出資料結構空間
   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/輸出資料緩衝區大小
pSCIP->cBufferSize = 0;
pSCOP->cBufferSize
= sizeof(IDINFO);
// IDENTIFY DEVICE
bResult =
::DeviceIoControl(hDevice, // 裝置控制代碼
 DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA,  //
指定IOCTL
 pSCIP, sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1, // 輸入資料緩衝區
 pSCOP,
sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1, // 輸出資料緩衝區
 
&dwOutBytes,  // 輸出資料長度
 (LPOVERLAPPED)NULL);  // 用同步I/O
//
複製裝置參數結構
::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof(IDINFO)); //
釋放輸入/輸出資料空間
::GlobalFree(pSCOP);
::GlobalFree(pSCIP);
return
bResult;
}
// 向SCSI MINI-PORT 驅動發“IDENTIFY DEVICE”命令,獲得裝置資訊
//
hDevice: 裝置控制代碼
// pIdInfo: 裝置資訊結構指標
BOOL
IdentifyDeviceAsScsi(HANDLE hDevice, int nDrive, PIDINFO pIdInfo)
{
PSENDCMDINPARAMS
pSCIP; // 輸入資料結構指標
PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP; // 輸出資料結構指標
PSRB_IO_CONTROL
pSRBIO; // SCSI輸入輸出資料結構指標
DWORD dwOutBytes;  // IOCTL輸出資料長度
BOOL
bResult;  // IOCTL傳回值
// 申請輸入/輸出資料結構空間
   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/輸出資料
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, // 裝置控制代碼
 
IOCTL_SCSI_MINIPORT,  // 指定IOCTL
 pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL)
+sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1, // 輸入資料緩衝區  pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL)
+sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1, // 輸出
資料緩衝區
 
&dwOutBytes, // 輸出資料長度
 (LPOVERLAPPED)NULL); // 用同步I/O
//
複製裝置參數結構
::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof(IDINFO));
//
釋放輸入/輸出資料空間
::GlobalFree(pSRBIO);
return bResult;
}
//
將串中的字元兩兩顛倒
// 原因是ATA/ATAPI中的WORD,與Windows採用的位元組順序相反
//
驅動程式中已經將收到的資料全部反過來,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;
}
//
若是靠右對齊的,調整為靠左對齊 (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] = '';
 
i--;
}
} // 讀取IDE硬碟的裝置資訊,必須有足夠許可權
// nDrive:
磁碟機代號(0=第一個硬碟,1=0=第二個硬碟,......)
// pIdInfo: 裝置資訊結構指標
BOOL
GetPhysicalDriveInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)
{
HANDLE
hDevice;  // 裝置控制代碼
BOOL bResult;  // 返回結果
char szFileName[20]; //
檔案名稱
::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硬碟的裝置資訊,不受許可權制約
//
nDrive: 磁碟機代號(0=Primary Master, 1=Promary Slave, 2=Secondary master,
3=Secondary slave)
// pIdInfo: 裝置資訊結構指標
BOOL
GetIdeDriveAsScsiInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)
{
HANDLE
hDevice;  // 裝置控制代碼
BOOL bResult;  // 返回結果
char szFileName[20]; //
檔案名稱
::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]=='')
{
 
bResult = FALSE;
}
if(bResult)
{
 // 調整字串
 
::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專門用於固定硬碟,而IDENTIFY PACKET DEVICE用於抽取式存放裝置裝置如CDROM、 CF、 MO、 ZIP、
TAPE等。因為驅動程式的原因,實際上用本例的方法,不管是IDENTIFY DEVICE也好,IDENTIFY PACKET
DEVICE也好,擷取抽取式存放裝置裝置的詳細資料,一般是做不到的。而且除了IDE硬碟,對SCSI、USB等介面的硬碟也不起作用。除非廠商提供的驅動
支援這樣的功能。

 

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,要謹慎謹慎再謹慎! 

 

Q: 關於許可權問題,請解釋一下好嗎?

A:

在NT/2000/XP下,administrator可以管理裝置,上述兩種訪問驅動的方法都行。但在user身份下,或者登入到域後,使用者無法訪問
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以後的版本是否支援。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中得到包括硬碟序號在內的更加詳細的資訊,請參考DiskID32。

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