windows的磁盤操作之十——獲取磁盤型號

我們在第七節http://cutebunny.blog.51cto.com/301216/625577中探討了如何獲取系統中所有磁盤的磁盤號。但是在很多情況下，僅僅是磁盤號並不能滿足我們的需求，我們希望在應用程序界面上顯示更詳細的磁盤信息。通過前面幾節的方法，我們已經可以獲得許多磁盤信息，例如磁盤大小，柱面，扇區，分區等等。但是如下圖所示，我們在設備管理器中看到的“WDC WD1600AAJS-08B4A0”這種更爲人性化的磁盤類型描述，至今爲止我們還沒有辦法獲得。本節就來解決這個問題。

提前聲明，本節涉及一些ATA/APAPI內容，我本人理解的不是十分透徹，在網上搜集了很多相關資料才調通了後面示例中的代碼。如有不正確之處歡迎大家指教。

對於類似於“WDC WD1600AAJS-08B4A0”的磁盤型號描述，下文中稱爲model number，微軟在VC/MFC環境中沒有開放獲取的方法。所以我們要用到ATA/APAPI的IDENTIFY DEVICE指令。ATA/APAPI是國際組織T13起草和發佈的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。

首先介紹幾個新的DeviceIoControl的控制碼和相關數據結構。

1. 控制碼SMART_GET_VERSION

控制碼SMART_GET_VERSION在MSDN中的描述如下，

Operation

Returns version information, a capabilities mask, and a bitmask for the device. This IOCTL must be handled by drivers that support Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART).

好，我們要的就是這個bitmask，它是我們後面完成任務的關鍵參數。

而這個bitmask是結構體GETVERSIONINPARAMS的成員，此結構體是作爲控制碼爲SMART_GET_VERSION的DeviceIoControl()函數的輸出參數的。定義如下：

typedef struct _GETVERSIONINPARAMS {
  UCHAR  bVersion;
  UCHAR  bRevision;
  UCHAR  bReserved;
  UCHAR  bIDEDeviceMap;
  ULONG  fCapabilities;
  ULONG  dwReserved[4];
} GETVERSIONINPARAMS, *PGETVERSIONINPARAMS, *LPGETVERSIONINPARAMS;

其中UCHAR bIDEDeviceMap就是我們所要的bitmask，具體定義爲

bIDEDeviceMap

Contains the bitmap. The following table explains the meaning of the bitmap:

Bitmap Flags	Meaning
Bit 0 is set to 1.	The device is an IDE drive, and it is the master device on the primary channel.
Bit 1 is set to 1.	The device is an IDE drive, and it is the slave device on the primary channel.
Bit 2 is set to 1.	The device is an IDE drive, and it is the master device on the secondary channel.
Bit 3 is set to 1.	The device is an IDE drive, and it is the slave device on the secondary channel.
Bit 4 is set to 1.	The device is an ATAPI drive, and it is the master device on the primary channel.
Bit 5 is set to 1.	The device is an ATAPI drive, and it is the slave device on the primary channel.
Bit 6 is set to 1.	The device is an ATAPI drive, and it is the master device on the secondary channel.
Bit 7 is set to 1.	The device is an ATAPI drive, and it is the slave device on the secondary channel.

從這裏可以看出，這個關鍵的參數事實上表明瞭驅動器類型和所在的channel。

2. 控制碼SMART_RCV_DRIVE_DATA

使用控制碼SMART_RCV_DRIVE_DATA的DeviceIoControl()函數的輸入輸出參數分別爲SENDCMDINPARAMS和SENDCMDOUTPARAMS。我們在輸入參數SENDCMDINPARAMS中填入合適的信息，包括剛纔那個關鍵的bitmask，就能在輸出參數SENDCMDOUTPARAMS中拿到我們需要的model number。SENDCMDOUTPARAMS結構定義如下，

typedef struct _SENDCMDOUTPARAMS {
  ULONG  cBufferSize;
  DRIVERSTATUS  DriverStatus;
  UCHAR  bBuffer[1];
} SENDCMDOUTPARAMS, *PSENDCMDOUTPARAMS, *LPSENDCMDOUTPARAMS;

model number就存在於bBuffer中，bBuffer的格式需要依據ATA/ATAPI中的定義解析：

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: 緩衝類型
USHORT wBufferSize;    // WORD 21: 緩衝大小
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軟啓動
  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: 後續字段有效性標誌
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傳輸週期的最小值
USHORT wRecMultiWordDMACycle;  // WORD 66: 多字節DMA傳輸週期的建議值
USHORT wMinPIONoFlowCycle;   // WORD 67: 無流控制時PIO傳輸週期的最小值
USHORT wMinPOIFlowCycle;   // WORD 68: 有流控制時PIO傳輸週期的最小值
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;

由此可知，512字節的bBuffer中，27~46字節即爲我們所需的model number。經過一定的字節序轉換後大功告成。

實現代碼如下：

const WORD IDE_ATAPI_IDENTIFY = 0xA1; // 讀取ATAPI設備的命令

const WORD IDE_ATA_IDENTIFY = 0xEC; // 讀取ATA設備的命令

DWORD GetDiskModelNumber(DWORD driver, CHAR *modelNumber)

{

CHAR sFilePath[DISK_PATH_LEN];

BOOL result; // results flag

DWORD readed; // discard results

HANDLE hDevice;

WORD i;

sprintf(sFilePath, "\\\\.\\PHYSICALDRIVE%d", driver);

hDevice = CreateFile(

sFilePath, // drive to open

GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // access to the drive

FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, //share mode

NULL, // default security attributes

OPEN_EXISTING, // disposition

0, // file attributes

NULL // do not copy file attribute

);

if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

{

fprintf(stderr, "CreateFile() Error: %ld\n", GetLastError());

return (DWORD)-1;

}

GETVERSIONINPARAMS gvopVersionParams;

result = DeviceIoControl(

hDevice,

SMART_GET_VERSION,

NULL,

&gvopVersionParams,

sizeof(gvopVersionParams),

&readed,

NULL);

if (!result) //fail

{

fprintf(stderr, "SMART_GET_VERSION Error: %ld\n", GetLastError());

(void)CloseHandle(hDevice);

return (DWORD)-1;

}

if(0 == gvopVersionParams.bIDEDeviceMap)

{

return (DWORD)-1;

}

// IDE or ATAPI IDENTIFY cmd

BYTE btIDCmd;

SENDCMDINPARAMS inParams;

BYTE nDrive =0;

btIDCmd = (gvopVersionParams.bIDEDeviceMap >> nDrive & 0x10) ? IDE_ATAPI_IDENTIFY : IDE_ATA_IDENTIFY;

// output structure

BYTE outParams[sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + IDENTIFY_BUFFER_SIZE - 1]; // + 512 - 1

//fill in the input buffer

inParams.cBufferSize = 0; //or IDENTIFY_BUFFER_SIZE ?

inParams.irDriveRegs.bFeaturesReg = READ_ATTRIBUTES;

inParams.irDriveRegs.bSectorCountReg = 1;

inParams.irDriveRegs.bSectorNumberReg = 1;

inParams.irDriveRegs.bCylLowReg = 0;

inParams.irDriveRegs.bCylHighReg = 0;

inParams.irDriveRegs.bDriveHeadReg = (nDrive & 1) ? 0xB0 : 0xA0;

inParams.irDriveRegs.bCommandReg = btIDCmd;

//inParams.bDriveNumber = nDrive;

//get the attributes

result = DeviceIoControl(

hDevice,

SMART_RCV_DRIVE_DATA,

&inParams,

sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1,

outParams,

sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + IDENTIFY_BUFFER_SIZE - 1,

&readed,

NULL);

if (!result) //fail

{

fprintf(stderr, "SMART_RCV_DRIVE_DATA Error: %ld\n", GetLastError());

(void)CloseHandle(hDevice);

return (DWORD)-1;

}

(void)CloseHandle(hDevice);

DWORD dwDiskData[IDENTIFY_BUFFER_SIZE / 2];

WORD *pIDSector; // 對應結構IDSECTOR，見頭文件

pIDSector = (WORD *)(((SENDCMDOUTPARAMS*)outParams)->bBuffer); //lint !e826

for(i = 0; i < IDENTIFY_BUFFER_SIZE / 2; i++)

{

dwDiskData[i] = pIDSector[i]; //lint !e662 !e661

}

// get model number

memset(modelNumber, 0, DISK_INFO_BUF_LEN);

strcpy(modelNumber, ConvertSENDCMDOUTPARAMSBufferToString(dwDiskData, 27, 46));

return 0;

}

代碼分析：

1. 老套路，通過CreateFile()打開設備。

2. 調用控制碼爲SMART_GET_VERSION的DeviceIoControl()函數獲得輸出結構GETVERSIONINPARAMS gvopVersionParams。

3. 通過檢測gvopVersionParams.bIDEDeviceMap來確定設備類型，並記錄在btIDCmd中。

4. 填充SENDCMDINPARAMS inParams參數，注意將第3步得到的btIDCmd賦值給inParams.irDriveRegs.bCommandReg。

5. 調用控制碼爲SMART_RCV_DRIVE_DATA的DeviceIoControl()函數，其輸入參數爲第4步準備好的inParams，得到輸出參數outParams。

6. 解析outParams->bBuffer的27~46字節，得到所需的model number。

解析outParams->bBuffer時，因爲ATA/ATAPI中的WORD與Windows採用的字節順序相反，所以需要將字符串中的字符兩兩顛倒，函數如下，

CHAR *ConvertSENDCMDOUTPARAMSBufferToString(const DWORD *dwDiskData, DWORD nFirstIndex, DWORD nLastIndex)

{

static CHAR szResBuf[IDENTIFY_BUFFER_SIZE]; //512

DWORD nIndex = 0;

DWORD nPosition = 0;

for (nIndex = nFirstIndex; nIndex <= nLastIndex; nIndex++)

{

// get high byte

szResBuf[nPosition] = (CHAR)(dwDiskData[nIndex] >> 8);

nPosition++;

// get low byte

szResBuf[nPosition] = (CHAR)(dwDiskData[nIndex] & 0xff);

nPosition++;

}

// End the string

szResBuf[nPosition] = '\0';

return szResBuf;

}

windows的磁盤操作之十——獲取磁盤型號

Spring Cloud 部署時如何使用 Kubernetes 作爲註冊中心和配置中心

在Linux下使用軟件RAID

用busybox做一個迷你Linux

windows的磁盤操作之十——獲取磁盤型號

漫談C++內存分配失敗

windows的磁盤操作之二——初始化磁盤

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結