windows的磁盘操作之二——初始化磁盘

上一节中我们介绍了一些基本概念和主要的API，本节开始我们将列举并分析一些实例。本文中的所有代码我都在vs2008下测试过，读者只需要替换少量的宏定义即可编译执行。

 

面对一块新的磁盘，我们首先要做的就是对其初始化。在系统中通过windows的磁盘管理完成这一点非常容易，但在程序中实现略微复杂。本节的示例代码对一块新硬盘初始化，并在上面创建分区。

代码如下：

 

/******************************************************************************

* Function: initialize the disk and create partitions

* input: disk, disk name

*        parNum, partition number

* output: N/A

* return: Succeed, 0

*         Fail, -1

******************************************************************************/

DWORD CreateDisk(DWORD disk, WORD partNum)

{

    HANDLE hDevice;               // handle to the drive to be examined

    BOOL result;                  // results flag

    DWORD readed;                 // discard results

    DWORD ret;

    WORD i;

    CHAR diskPath[DISK_PATH_LEN];

    DISK_GEOMETRY pdg;

    DWORD sectorSize;

    DWORD signature;

    LARGE_INTEGER diskSize;

    LARGE_INTEGER partSize;

    BYTE actualPartNum;

   

    DWORD layoutStructSize;

    DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX *dl;

    CREATE_DISK newDisk;

 

    sprintf(diskPath, "\\.\PhysicalDrive%d", disk);

 

    actualPartNum = 4;

    if (partNum > actualPartNum)

    {

        return (WORD)-1;

    }

   

    hDevice = CreateFile(

                diskPath,

                GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,

                FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,

                NULL,           //default security attributes  

                OPEN_EXISTING, // disposition  

                0,              // file attributes  

                NULL

                );

    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE) // cannot open the drive

    {

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

        return DWORD(-1);

    }

   

    // Create primary partition MBR

    newDisk.PartitionStyle = PARTITION_STYLE_MBR;

    signature = (DWORD)time(NULL);     //get signature from current time

    newDisk.Mbr.Signature = signature;

   

    result = DeviceIoControl(

                hDevice,

                IOCTL_DISK_CREATE_DISK,

                &newDisk,

                sizeof(CREATE_DISK),

                NULL,

                0,

                &readed,

                NULL

                );

    if (!result)

    {

        fprintf(stderr, "IOCTL_DISK_CREATE_DISK Error: %ld ", GetLastError());

        (void)CloseHandle(hDevice);

        return DWORD(-1);

    }

 

    //fresh the partition table

    result = DeviceIoControl(

                hDevice,

                IOCTL_DISK_UPDATE_PROPERTIES,

                NULL,

                0,

                NULL,

                0,

                &readed,

                NULL

                );

    if (!result)

    {

        fprintf(stderr, "IOCTL_DISK_UPDATE_PROPERTIES Error: %ld ", GetLastError());

        (void)CloseHandle(hDevice);

        return DWORD(-1);

    }

 

    //Now create the partitions

    ret = GetDriveGeometry(diskPath, &pdg);

    if ((DWORD)-1 == ret)

    {

        return ret;

    }

    sectorSize = pdg.BytesPerSector;

    diskSize.QuadPart = pdg.Cylinders.QuadPart * pdg.TracksPerCylinder *

                        pdg.SectorsPerTrack * pdg.BytesPerSector;       //calculate the disk size;

    partSize.QuadPart = diskSize.QuadPart / partNum;

 

    layoutStructSize = sizeof(DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX) + (actualPartNum - 1) * sizeof(PARTITION_INFORMATION_EX);

    dl = (DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX*)malloc(layoutStructSize);

    if (NULL == dl)

    {

        (void)CloseHandle(hDevice);

        return (WORD)-1;

    }

 

    dl->PartitionStyle = (DWORD)PARTITION_STYLE_MBR;

    dl->PartitionCount = actualPartNum;

    dl->Mbr.Signature = signature;

 

    //clear the unused partitions

    for (i = 0; i < actualPartNum; i++){

        dl->PartitionEntry[i].RewritePartition = 1;

        dl->PartitionEntry[i].Mbr.PartitionType = PARTITION_ENTRY_UNUSED;

    }

    //set the profile of the partitions

    for (i = 0; i < partNum; i++){

        dl->PartitionEntry[i].PartitionStyle = PARTITION_STYLE_MBR;

        dl->PartitionEntry[i].StartingOffset.QuadPart =

            (partSize.QuadPart * i) + ((LONGLONG)(pdg.SectorsPerTrack) * (LONGLONG)(pdg.BytesPerSector));   //32256

        dl->PartitionEntry[i].PartitionLength.QuadPart = partSize.QuadPart;

        dl->PartitionEntry[i].PartitionNumber = i + 1;

        dl->PartitionEntry[i].RewritePartition = TRUE;

        dl->PartitionEntry[i].Mbr.PartitionType = PARTITION_IFS;

        dl->PartitionEntry[i].Mbr.BootIndicator = FALSE;

        dl->PartitionEntry[i].Mbr.RecognizedPartition = TRUE;

        dl->PartitionEntry[i].Mbr.HiddenSectors =

            pdg.SectorsPerTrack + (DWORD)((partSize.QuadPart / sectorSize) * i);

    }

    //execute the layout  

    result = DeviceIoControl(

                hDevice,

                IOCTL_DISK_SET_DRIVE_LAYOUT_EX,

                dl,

                layoutStructSize,

                NULL,

                0,

                &readed,

                NULL

                );

    if (!result)

    {

        fprintf(stderr, "IOCTL_DISK_SET_DRIVE_LAYOUT_EX Error: %ld ", GetLastError());

        free(dl);

        (void)CloseHandle(hDevice);

        return DWORD(-1);

    }

 

    //fresh the partition table

    result = DeviceIoControl(

                hDevice,

                IOCTL_DISK_UPDATE_PROPERTIES,

                NULL,

                0,

                NULL,

                0,

                &readed,

                NULL

                );

    if (!result)

    {

        fprintf(stderr, "IOCTL_DISK_UPDATE_PROPERTIES Error: %ld ", GetLastError());

        free(dl);

        (void)CloseHandle(hDevice);

        return DWORD(-1);

    }

 

    free(dl);

    (void)CloseHandle(hDevice);

    Sleep(3000);            //wait the operations take effect

    return 0;

}

 

函数CreateDisk包含两个参数，

DWORD disk 填入物理驱动器号，参见第一节。

WORD partNum 表示需要创建的分区数，partNum <= 4。

 

函数的执行流程解释如下：

/***************初始化磁盘*****************/

1． 根据disk创建设备名称，\\.\PhysicalDriveX，这里由于要转义，所以””都写为”\”。

2． 调用CreateFile打开设备文件，并获得句柄。

3． 用操作码IOCTL_DISK_CREATE_DISK调用DeviceIoControl函数，初始化磁盘并创建分区表。

使用IOCTL_DISK_CREATE_DISK操作码时，lpInBuffer要填入一个CREATE_DISK结构参数，其中包括分区表类型和磁盘签名等参数，详见MSDN。本例中创建MBR分区表，签名由当前时间产生。

4． 刷新分区表。注意，程序中任何时候对磁盘的分区信息进行了修改都需要调用操作码为IOCTL_DISK_UPDATE_PROPERTIES的DeviceIoControl函数来刷新分区表，是操作切实生效。

/****************创建分区*******************/

5． 调用GetDriveGeometry获取磁盘信息（GetDriveGeometry参见上一节http://cutebunny.blog.51cto.com/301216/624027）。由于创建分区时要填入分区大小信息，我们此处先计算磁盘总大小，然后除以partNum将字节数平均分配到各个分区。

6． 分配DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX结构体空间。我们通过在这个结构体中填入数据来指定如何对硬盘进行分区。结构体定义如下

typedef struct _DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX {

DWORD PartitionStyle;

DWORD PartitionCount;

union {

    DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_MBR Mbr;

    DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_GPT Gpt;

};

PARTITION_INFORMATION_EX PartitionEntry[1];

} DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX,

 *PDRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX;

       其中PartitionCount为4的倍数，为简化处理，我们这里定死为4。

       另外还要注意PARTITION_INFORMATION_EX型的数组PartitionEntry[1]。虽然结构体中只定义了一个元素，但事实上必须在其后补足PartitionCount – 1个元素。所以代码中为DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX *dl分配空间的时候加上了(actualPartNum - 1) * sizeof(PARTITION_INFORMATION_EX)。

7． 在DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX结构体空间dl中填入数据。

先将所有分区都设为PARTITION_ENTRY_UNUSED，后面具体分配多少个分区再设置回来。

然后再循环体内对每个分区的PartitionEntry赋值，其中

StartingOffset除了跳过前面的分区已占据的空间外，还要加上63个扇区空间（32256字节）。

PartitionNumber从1开始。

Mbr.PartitionType = PARTITION_IFS表示NTFS格式。

Mbr.HiddenSectors MSDN上说The number of hidden sectors to be allocated when the partition table is created. 我理解得不是很深刻，欢迎补充。

8． 调用操作码为IOCTL_DISK_SET_DRIVE_LAYOUT_EX的DeviceIoControl函数执行分区，参数需要填入刚才准备好的DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX结构体和大小。

9． 刷新分区表，原理同4。

另外，我在函数末尾加上了Sleep(3000)。这是因为我发现创建分区操作需要一定的执行时间，如果后续紧跟着其它相关操作（例如格式化该分区）可能会产生分区不存在的错误，所以此处等待3秒确保其执行完毕。

本节涉及的类型较多，但各类型具有很强的关联性，读者可随时查阅MSDN获得更详细的说明。