实战DeviceIoControl 之四：获取硬盘的详细信息 分类： windows驱动程序WDM 2013-09-25 14:48 397人阅读 评论(0) 收藏

Q 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY或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”(设备路径)

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“IDENTIFY DEVICE”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。