不同WINDOWS平臺下磁盤邏輯扇區的直接讀寫
來源：程序員人生 發布時間：2015-06-11 08:29:43 閱讀次數：2950次
不同WINDOWS平臺下磁盤邏輯扇區的直接讀寫 關鍵字：VWIN32、中斷、DeviceIoControl 1、概述 在DOS操作系統下，通過BIOS的INT13、DOS的INT25（絕對讀）、INT26（絕對寫）等功能調用實現對磁盤邏輯扇區或物理扇區的讀寫是很方便的，C語言中還有對應上述功能調用的函數：biosdisk、absread和abswrite等。但在WINDOWS操作系統下編寫WIN32利用程序時卻不再能直接使用上述的中斷調用或函數了。那末，在WINDOWS操作系統下能不能實現磁盤扇區的直接讀寫呢？如何實現磁盤扇區的讀寫呢？為了解決這些問題，筆者查閱了1些相干資料后發現，WINDOWS操作系統也提供了讀寫磁盤扇區的方法，只是在不同的版本中有著不同的方式和使用限制。最后，筆者編寫了1個磁盤扇區直接讀寫類，不敢獨專，特提供出來，希望能對大家有所幫助。 注：這里INT13表示INT 13H，其它類同。 2、1個讀取軟盤扇區的例子 WINDOWS操作系統對所有的存儲裝備實行了統1管理，而且為了安全起見，操作系統還不允許在WIN32利用程序（工作在Ring3級）中直接調用中斷功能，如INT13、INT21、INT25、INT26等。但它同時也提供了1些服務來彌補這類缺憾，在WIN95/98中，VWIN32服務就是其中1種。VWIN32服務是通過1個VXD來實現的，它提供了裝備IO功能，通過它，使用API函數DeviceIoControl即可以實現WIN32利用程序和磁盤裝備驅動程序間的通訊，從而實現對磁盤的存取。VWIN32提供的服務是1系列的控制命令字，它們實現諸如DOS操作系統下的INT13、INT25、INT26和INT21等功能調用。下面是它定義的1些控制命令字： VWIN32_DIOC_DOS_IOCTL (1) 實現INT21 功能 VWIN32_DIOC_DOS_INT25 (2) 實現INT25 功能 VWIN32_DIOC_DOS_INT26 (3) 實現INT26 功能 VWIN32_DIOC_DOS_INT13 (4) 實現INT13 功能 VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO (6) 實現INT21 730x 功能 如果要對磁盤進行讀寫，只要使用DeviceIoControl履行相應命令便可，下面的例子用來讀取軟盤的1個扇區（使用INT13）： 第1步：打開VWIN32服務，HANDLE hDev=CreateFile("\.VWIN32",0,0,0,0,FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,NULL)； 第2步：填充中斷所用到的相干寄存器。這里將寄存器放在1個結構中，結構定義以下（有關INT13使用的寄存器情況，請參閱相干資料）： typedef struct INT13Regs{ PVOID buffer; // ebx 寄存器 BYTE Drive; // 磁
盤號 dl BYTE Head; //磁
頭號 dh WORD EDX_High; // edx 寄存器 BYTE Sector; //起
始扇區 cl BYTE Track; //磁
道號 ch WORD ECX_High; //ecx
寄存器 BYTE Number; //要
讀寫的扇取數 al BYTE CMD; //命
令：2--讀,3--寫,5--格式化 ah WORD EAX_High; //eax
寄存器 DWORD EDI; // edi 寄存器 DWORD ESI; // esi DWORD EFLAG; // flags }INT13_REGISTERS; unsigned char Buffer[512];//定義緩沖區，放置讀取扇區數據 INT13_REGISTERS reg={0};//定義寄存器結構變量 reg.buffer =(void *)Buffer; reg.Drive =0;//0-軟盤A 1-軟盤B 0x80-硬盤c reg.Head =0; reg.Track=0; reg.Sector=1; reg.Number=1; reg.CMD=2; //讀
取 第3步：調用裝備IO API函數DeviceIoControl履行4號命令（即VWIN32_DIOC_DOS_INT13）， BOOL b_ret=DeviceIoControl(hDev,4,®,sizeof(INT13_REGISTERS),®,sizeof(INT13_REGISTERS),&lpRet,0); 如果其返回值不等于零，調用成功，進1步處理....否則調用失敗。 第4步：關閉服務，CloseHandle(hDev); 3、限制或局限 上面是使用INT13讀取軟盤扇區的完全步驟，在WIN95/98下它是可以工作的。那末，是不是將上面的寄存器結構中的Drive置為0x80就能夠讀取邏輯硬盤C盤的扇區了呢？回答是不是定的。INT13用來存取硬盤的功能在WINDOWS中被疏忽了。另外，INT25、INT26雖然可以存取硬盤，但是它們不能工作在FAT32格式的硬盤上。下面的列表將詳細羅列與磁盤操作相干的中斷調用的限制情況（不特殊說明，指的是在WIN95/98操作系統下）： 中斷功能 限制及使用情況 INT13 不可以讀寫硬盤，僅支持軟盤 INT25/INT26 不可以讀/寫FAT32硬盤，支持FAT12、FAT16 INT21(440DH⑷1H/61H) 不可用(文檔資料中說支持FAT12、FAT16、FAT32，實際上沒有實現) INT21(7305H) 可以讀寫軟盤、硬盤，支持FAT12、FAT16、FAT32，但要求WIN95OSR2及以后版本 值得1提的是上表中的INT21-⑺305H功能是專門提供用來支持FAT32的，并且用來替換INT25/INT26，對應的控制命令字是6（即VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO），它和INT13、INT25、INT26等中斷功能的1個顯著區分是：它不使用寄存器來傳遞參數（INT21-⑷40DH⑷1H/61H類同），而是使用1個稱為DISKIO的結構，寄存器EBX用來保存指向該結構的地址。DISKIO的定義以下： typedef struct _DISKIO { DWORD dwStartSector; // 要讀寫的起始扇區號 WORD wSectors; // 要讀寫的扇區數 DWORD dwBuffer; // 用來保存讀/寫數據的緩沖區 }DISKIO, * PDISKIO; 另外，在使用該功能時還需要特別設置1些寄存器，如ECX必須為⑴，用ESI來表示讀寫。下面的例子是使用該功能來實現上面的例子功能，即讀軟盤A的1個扇區。首先定義1個新的寄存器結構供本例使用： typedef struct _DIOC_REGISTERS{ DWORD EBX; DWORD EDX; DWORD ECX; DWORD EAX; DWORD EDI; DWORD ESI; DWORD Flags; }DIOC_REGISTERS; 其實該結構和上面的INT13_REGISTERS是1樣的，只不過INT13_REGISTERS將寄存器細分開了，可讀性更強些。本例從步驟上說和上面的例子相同，只有寄存器設置1步在內容上有差異。 第1步：打開VWIN32服務。 第2步：設置寄存器。 DIOC_REGISTERS reg = {0}; DISKIO dio; unsigned char Buffer[512]; //設
置參數結構 dio.dwStartSector = 0;//注意：和上例不同，不是1，從0開始編號 dio.wSectors = 1; dio.dwBuffer = (DWORD)Buffer; //設
置寄存器 reg.EAX = 0x7305; //功
能上類似于INT25，絕對讀 reg.EBX = (DWORD)&dio;//參數結構的地址 reg.ECX = ⑴;//必須是⑴ reg.EDX = 1; //注
意：和上例不同，驅動器編號變了，0--缺省 1--A、2--B、3--C reg.ESI = 0; //ESI
的bit0表示讀寫，0--讀、1--寫 在寫狀態時SI的bit1--bit12，bit15必須是0，bit13、bit14、bit15共同來表示所寫數據的類型，具體見下表： 15 14 13 類型描寫 0 0 0 其它或不知道. 0 0 1 FAT數據 0 1 0 目錄數據 0 1 1 1般數據 1 x x 保存。bit15必須是0 第3步：調用API。BOOL b_ret=DeviceIoControl(hDev,6,®, sizeof(DIOC_REGISTERS),®,sizeof(DIOC_REGISTERS),&cb,0); 第4步：關閉服務。 可以發現，兩種方法讀到的數據完全1致。 4、WIN2000中的磁盤扇區讀寫 在WINNT和WIN2000中磁盤被看作1種標準裝備，可使用CreateFile象打開文件1樣打開并存取。CreateFile支持兩種方式的磁盤裝備--邏輯磁盤（格式為".C:"）和物理磁盤（格式為".PHYSICALDRIVEx"，其中x為數字），例如打開A：盤進行讀取操作，只要這樣： HANDLE hDev=CreateFile("\.A:",GENERIC_READ,FILE_SHARE_WRITE,0,OPEN_EXISTING,0,0); 如果得到的句柄有效，就能夠使用ReadFile來讀取了， ReadFile(hDev,Buffer,512,&dwRet,0); 讀取結束要關閉該句柄， CloseHandle(hDev)； 這比WIN95/98下的磁盤扇區讀取方便多了。 另外，上面的例子是操作邏輯磁盤的，它包括軟驅、硬盤分區等；物理磁盤指的是實際的硬盤，它不關心該硬盤被分成幾個區，硬盤的編號是從0開始的，".PHYSICALDRIVE0"表示第1塊硬盤，其它依此類推。大家可能馬上會想起，利用這類機制可以對硬盤的分區表進行存取了。確切如此，此時即可以對硬盤的主引導扇區（獨立存在的1個扇區，包括分區表信息，不同于磁盤分區的BOOT區）進行操作了。 unsigned char Buffer[512]={0}; HANDLE hDev=CreateFile("\.PHYSICALDRIVE0",GENERIC_WRITE,FILE_SHARE_WRITE,0,OPEN_EXISTING,0,0); WriteFile(hDev,Buffer,512,&dwRet,0); CloseHandle(hDev); 危險！！！千萬別這么做！！！ 5、1個自適應的磁盤讀寫類 由上面的例子可以看出，不同的操作系統下對磁盤扇區的讀寫有不同的方式，為了能夠在各類操作系統下能夠使用統1的方法讀寫磁盤扇區，特設計了1個通用類。該類的設計思想以下：首先編寫各類操作系統下的磁盤扇區存取函數，然后通過GetVersionEx來判斷操作系統，進而選取對應的函數來實現磁盤扇區的讀寫。由上面的分析可知，WINDOWS操作系統對INT13的支持是最差的，所以在這里只使用INT25、INT26、INT21-⑺305等中斷調用來實現。類的定義以下： class CDiskInfo{ public: CDiskInfo(); ~CDiskInfo(); private: HANDLE hDev; DWORD dwCurrentPlatform; void GetPlatform(); //取
得操作系統，并存入變量dwCurrentPlatform BOOL Win2000_AccessSectors(WORD CMD,BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff);//用于WIN2000、WINNT等操作系統， BOOL Int25_ReadSectors(BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff); BOOL Int26_WriteSectors(BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff);//用于WIN95之前的操作系統 BOOL Int21_AccessSectors(WORD CMD,BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff);//7305功能實現，用于WIN95OSR2、WIN98等操作系統 public: //對
外統1提供Read和Write操作，類內部根據平臺選用合適的函數調用 BOOL ReadSectors(BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff); BOOL WriteSectors(BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff); }; 該類對外提供了兩個接口，即ReadSectors和WriteSectors，其參數是1樣的，分別是要讀寫的磁盤編號bDrive，要存取磁盤的開始扇區號dwStartSector，要讀取的扇區數wSectors和讀寫扇區數據的緩沖區lpSectBuff。這里磁盤編號是從1開始的，即1代表A:，2代表B:，3代表C:，依此類推。扇區的編號從0開始。使用時也很簡單，只要作以下聲明便可： BYTE Buffer[1024]; CDiskInfo A; BOOL bRet=A.ReadSectors(1,0,2,Buffer); 詳細情況見附帶的類文件及測試程序。 6、補充說明 嚴格來講，在對磁盤進行讀寫時，應當遵守以下順序：打開裝備（WIN95/98下為VWIN32服務，WIN2000下為磁盤裝備）、鎖卷、驗證卷的有效性、讀/寫、開鎖卷、關閉裝備。這里為了描寫上的簡潔，疏忽了鎖卷/開鎖卷及驗證有效性等操作。有興趣的朋友可以自行添加。 另外，該類僅實現了邏輯驅動器的讀寫，要想實現諸如對物理硬盤的主引導扇區的讀寫，還需要其它技術，如thunk技術，即編寫兩個動態庫，1個是WIN32動態庫，1個是WIN16動態庫（thunk技術只可以用動態庫實現），其中WIN16動態庫轉到DPMI模式，調用INT13（或擴大INT13）來實現物理磁盤扇區的讀寫。有關thunk技術請參閱相干文檔資料。 所有的例子在WIN98、WIN2000操作系統、VC6集成環境下調試通過。
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