不同WINDOWS平台下磁盘逻辑扇区的直接读写
来源：程序员人生 发布时间：2015-06-11 08:29:43 阅读次数：2812次
不同WINDOWS平台下磁盘逻辑扇区的直接读写 关键字：VWIN32、中断、DeviceIoControl 1、概述 在DOS操作系统下，通过BIOS的INT13、DOS的INT25（绝对读）、INT26（绝对写）等功能调用实现对磁盘逻辑扇区或物理扇区的读写是很方便的，C语言中还有对应上述功能调用的函数：biosdisk、absread和abswrite等。但在WINDOWS操作系统下编写WIN32利用程序时却不再能直接使用上述的中断调用或函数了。那末，在WINDOWS操作系统下能不能实现磁盘扇区的直接读写呢？如何实现磁盘扇区的读写呢？为了解决这些问题，笔者查阅了1些相干资料后发现，WINDOWS操作系统也提供了读写磁盘扇区的方法，只是在不同的版本中有着不同的方式和使用限制。最后，笔者编写了1个磁盘扇区直接读写类，不敢独专，特提供出来，希望能对大家有所帮助。 注：这里INT13表示INT 13H，其它类同。 2、1个读取软盘扇区的例子 WINDOWS操作系统对所有的存储装备实行了统1管理，而且为了安全起见，操作系统还不允许在WIN32利用程序（工作在Ring3级）中直接调用中断功能，如INT13、INT21、INT25、INT26等。但它同时也提供了1些服务来弥补这类缺憾，在WIN95/98中，VWIN32服务就是其中1种。VWIN32服务是通过1个VXD来实现的，它提供了装备IO功能，通过它，使用API函数DeviceIoControl即可以实现WIN32利用程序和磁盘装备驱动程序间的通讯，从而实现对磁盘的存取。VWIN32提供的服务是1系列的控制命令字，它们实现诸如DOS操作系统下的INT13、INT25、INT26和INT21等功能调用。下面是它定义的1些控制命令字： VWIN32_DIOC_DOS_IOCTL (1) 实现INT21 功能 VWIN32_DIOC_DOS_INT25 (2) 实现INT25 功能 VWIN32_DIOC_DOS_INT26 (3) 实现INT26 功能 VWIN32_DIOC_DOS_INT13 (4) 实现INT13 功能 VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO (6) 实现INT21 730x 功能 如果要对磁盘进行读写，只要使用DeviceIoControl履行相应命令便可，下面的例子用来读取软盘的1个扇区（使用INT13）： 第1步：打开VWIN32服务，HANDLE hDev=CreateFile("\.VWIN32",0,0,0,0,FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE,NULL)； 第2步：填充中断所用到的相干寄存器。这里将寄存器放在1个结构中，结构定义以下（有关INT13使用的寄存器情况，请参阅相干资料）： typedef struct INT13Regs{ PVOID buffer; // ebx 寄存器 BYTE Drive; // 磁
盘号 dl BYTE Head; //磁
头号 dh WORD EDX_High; // edx 寄存器 BYTE Sector; //起
始扇区 cl BYTE Track; //磁
道号 ch WORD ECX_High; //ecx
寄存器 BYTE Number; //要
读写的扇取数 al BYTE CMD; //命
令：2--读,3--写,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];//定义缓冲区，放置读取扇区数据 INT13_REGISTERS reg={0};//定义寄存器结构变量 reg.buffer =(void *)Buffer; reg.Drive =0;//0-软盘A 1-软盘B 0x80-硬盘c reg.Head =0; reg.Track=0; reg.Sector=1; reg.Number=1; reg.CMD=2; //读
取 第3步：调用装备IO API函数DeviceIoControl履行4号命令（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，调用成功，进1步处理....否则调用失败。 第4步：关闭服务，CloseHandle(hDev); 3、限制或局限 上面是使用INT13读取软盘扇区的完全步骤，在WIN95/98下它是可以工作的。那末，是不是将上面的寄存器结构中的Drive置为0x80就能够读取逻辑硬盘C盘的扇区了呢？回答是不是定的。INT13用来存取硬盘的功能在WINDOWS中被疏忽了。另外，INT25、INT26虽然可以存取硬盘，但是它们不能工作在FAT32格式的硬盘上。下面的列表将详细罗列与磁盘操作相干的中断调用的限制情况（不特殊说明，指的是在WIN95/98操作系统下）： 中断功能 限制及使用情况 INT13 不可以读写硬盘，仅支持软盘 INT25/INT26 不可以读/写FAT32硬盘，支持FAT12、FAT16 INT21(440DH⑷1H/61H) 不可用(文档资料中说支持FAT12、FAT16、FAT32，实际上没有实现) INT21(7305H) 可以读写软盘、硬盘，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功能是专门提供用来支持FAT32的，并且用来替换INT25/INT26，对应的控制命令字是6（即VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO），它和INT13、INT25、INT26等中断功能的1个显著区分是：它不使用寄存器来传递参数（INT21-⑷40DH⑷1H/61H类同），而是使用1个称为DISKIO的结构，寄存器EBX用来保存指向该结构的地址。DISKIO的定义以下： typedef struct _DISKIO { DWORD dwStartSector; // 要读写的起始扇区号 WORD wSectors; // 要读写的扇区数 DWORD dwBuffer; // 用来保存读/写数据的缓冲区 }DISKIO, * PDISKIO; 另外，在使用该功能时还需要特别设置1些寄存器，如ECX必须为⑴，用ESI来表示读写。下面的例子是使用该功能来实现上面的例子功能，即读软盘A的1个扇区。首先定义1个新的寄存器结构供本例使用： typedef struct _DIOC_REGISTERS{ DWORD EBX; DWORD EDX; DWORD ECX; DWORD EAX; DWORD EDI; DWORD ESI; DWORD Flags; }DIOC_REGISTERS; 其实该结构和上面的INT13_REGISTERS是1样的，只不过INT13_REGISTERS将寄存器细分开了，可读性更强些。本例从步骤上说和上面的例子相同，只有寄存器设置1步在内容上有差异。 第1步：打开VWIN32服务。 第2步：设置寄存器。 DIOC_REGISTERS reg = {0}; DISKIO dio; unsigned char Buffer[512]; //设
置参数结构 dio.dwStartSector = 0;//注意：和上例不同，不是1，从0开始编号 dio.wSectors = 1; dio.dwBuffer = (DWORD)Buffer; //设
置寄存器 reg.EAX = 0x7305; //功
能上类似于INT25，绝对读 reg.EBX = (DWORD)&dio;//参数结构的地址 reg.ECX = ⑴;//必须是⑴ reg.EDX = 1; //注
意：和上例不同，驱动器编号变了，0--缺省 1--A、2--B、3--C reg.ESI = 0; //ESI
的bit0表示读写，0--读、1--写 在写状态时SI的bit1--bit12，bit15必须是0，bit13、bit14、bit15共同来表示所写数据的类型，具体见下表： 15 14 13 类型描写 0 0 0 其它或不知道. 0 0 1 FAT数据 0 1 0 目录数据 0 1 1 1般数据 1 x x 保存。bit15必须是0 第3步：调用API。BOOL b_ret=DeviceIoControl(hDev,6,®, sizeof(DIOC_REGISTERS),®,sizeof(DIOC_REGISTERS),&cb,0); 第4步：关闭服务。 可以发现，两种方法读到的数据完全1致。 4、WIN2000中的磁盘扇区读写 在WINNT和WIN2000中磁盘被看作1种标准装备，可使用CreateFile象打开文件1样打开并存取。CreateFile支持两种方式的磁盘装备--逻辑磁盘（格式为".C:"）和物理磁盘（格式为".PHYSICALDRIVEx"，其中x为数字），例如打开A：盘进行读取操作，只要这样： HANDLE hDev=CreateFile("\.A:",GENERIC_READ,FILE_SHARE_WRITE,0,OPEN_EXISTING,0,0); 如果得到的句柄有效，就能够使用ReadFile来读取了， ReadFile(hDev,Buffer,512,&dwRet,0); 读取结束要关闭该句柄， CloseHandle(hDev)； 这比WIN95/98下的磁盘扇区读取方便多了。 另外，上面的例子是操作逻辑磁盘的，它包括软驱、硬盘分区等；物理磁盘指的是实际的硬盘，它不关心该硬盘被分成几个区，硬盘的编号是从0开始的，".PHYSICALDRIVE0"表示第1块硬盘，其它依此类推。大家可能马上会想起，利用这类机制可以对硬盘的分区表进行存取了。确切如此，此时即可以对硬盘的主引导扇区（独立存在的1个扇区，包括分区表信息，不同于磁盘分区的BOOT区）进行操作了。 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); 危险！！！千万别这么做！！！ 5、1个自适应的磁盘读写类 由上面的例子可以看出，不同的操作系统下对磁盘扇区的读写有不同的方式，为了能够在各类操作系统下能够使用统1的方法读写磁盘扇区，特设计了1个通用类。该类的设计思想以下：首先编写各类操作系统下的磁盘扇区存取函数，然后通过GetVersionEx来判断操作系统，进而选取对应的函数来实现磁盘扇区的读写。由上面的分析可知，WINDOWS操作系统对INT13的支持是最差的，所以在这里只使用INT25、INT26、INT21-⑺305等中断调用来实现。类的定义以下： class CDiskInfo{ public: CDiskInfo(); ~CDiskInfo(); private: HANDLE hDev; DWORD dwCurrentPlatform; void GetPlatform(); //取
得操作系统，并存入变量dwCurrentPlatform BOOL Win2000_AccessSectors(WORD CMD,BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff);//用于WIN2000、WINNT等操作系统， 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之前的操作系统 BOOL Int21_AccessSectors(WORD CMD,BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff);//7305功能实现，用于WIN95OSR2、WIN98等操作系统 public: //对
外统1提供Read和Write操作，类内部根据平台选用合适的函数调用 BOOL ReadSectors(BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff); BOOL WriteSectors(BYTE bDrive,DWORD dwStartSector,WORD wSectors,LPBYTE lpSectBuff); }; 该类对外提供了两个接口，即ReadSectors和WriteSectors，其参数是1样的，分别是要读写的磁盘编号bDrive，要存取磁盘的开始扇区号dwStartSector，要读取的扇区数wSectors和读写扇区数据的缓冲区lpSectBuff。这里磁盘编号是从1开始的，即1代表A:，2代表B:，3代表C:，依此类推。扇区的编号从0开始。使用时也很简单，只要作以下声明便可： BYTE Buffer[1024]; CDiskInfo A; BOOL bRet=A.ReadSectors(1,0,2,Buffer); 详细情况见附带的类文件及测试程序。 6、补充说明 严格来讲，在对磁盘进行读写时，应当遵守以下顺序：打开装备（WIN95/98下为VWIN32服务，WIN2000下为磁盘装备）、锁卷、验证卷的有效性、读/写、开锁卷、关闭装备。这里为了描写上的简洁，疏忽了锁卷/开锁卷及验证有效性等操作。有兴趣的朋友可以自行添加。 另外，该类仅实现了逻辑驱动器的读写，要想实现诸如对物理硬盘的主引导扇区的读写，还需要其它技术，如thunk技术，即编写两个动态库，1个是WIN32动态库，1个是WIN16动态库（thunk技术只可以用动态库实现），其中WIN16动态库转到DPMI模式，调用INT13（或扩大INT13）来实现物理磁盘扇区的读写。有关thunk技术请参阅相干文档资料。 所有的例子在WIN98、WIN2000操作系统、VC6集成环境下调试通过。
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