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windows的磁盤操作之二——初始化磁盤

發布時間: 2012/9/11 19:39:50

　　上一節中我們介紹了一些基本概念和主要的API，本節開始我們將列舉并分析一些實例。本文中的所有代碼我都在vs2008下測試過，讀者只需要替換少量的宏定義即可編譯執行。
　　面對一塊新的磁盤，我們首先要做的就是對其初始化。在系統中通過windows的磁盤管理完成這一點非常容易，但在程序中實現略微復雜。本節的示例代碼對一塊新硬盤初始化，并在上面創建分區。
　　代碼如下：
　　/******************************************************************************
　　* 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;
　　}
　　函數CreateDisk包含兩個參數，
　　DWORD disk 填入物理驅動器號，參見第一節。
　　WORD partNum 表示需要創建的分區數，partNum <= 4。
　　函數的執行流程解釋如下：
　　/***************初始化磁盤*****************/
　　1. 根據disk創建設備名稱，\\\\.\\PhysicalDriveX，這里由于要轉義，所以”\”都寫為”\\”。
　　2. 調用CreateFile打開設備文件，并獲得句柄。
　　3. 用操作碼IOCTL_DISK_CREATE_DISK調用DeviceIoControl函數，初始化磁盤并創建分區表。
　　使用IOCTL_DISK_CREATE_DISK操作碼時，lpInBuffer要填入一個CREATE_DISK結構參數，其中包括分區表類型和磁盤簽名等參數，詳見MSDN。本例中創建MBR分區表，簽名由當前時間產生。
　　4. 刷新分區表。注意，程序中任何時候對磁盤的分區信息進行了修改都需要調用操作碼為IOCTL_DISK_UPDATE_PROPERTIES的DeviceIoControl函數來刷新分區表，是操作切實生效。
　　/****************創建分區*******************/
　　5. 調用GetDriveGeometry獲取磁盤信息（GetDriveGeometry參見上一節）。由于創建分區時要填入分區大小信息，我們此處先計算磁盤總大小，然后除以partNum將字節數平均分配到各個分區。
　　6. 分配DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX結構體空間。我們通過在這個結構體中填入數據來指定如何對硬盤進行分區。結構體定義如下
　　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為4的倍數，為簡化處理，我們這里定死為4。
　　另外還要注意PARTITION_INFORMATION_EX型的數組PartitionEntry[1]。雖然結構體中只定義了一個元素，但事實上必須在其后補足PartitionCount – 1個元素。所以代碼中為DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX *dl分配空間的時候加上了（actualPartNum - 1） * sizeof（PARTITION_INFORMATION_EX）。
　　7. 在DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX結構體空間dl中填入數據。
　　先將所有分區都設為PARTITION_ENTRY_UNUSED，后面具體分配多少個分區再設置回來。
　　然后再循環體內對每個分區的PartitionEntry賦值，其中
　　StartingOffset除了跳過前面的分區已占據的空間外，還要加上63個扇區空間（32256字節）。
　　PartitionNumber從1開始。
　　Mbr.PartitionType = PARTITION_IFS表示NTFS格式。
　　Mbr.HiddenSectors MSDN上說The number of hidden sectors to be allocated when the partition table is created. 我理解得不是很深刻，歡迎補充。
　　8. 調用操作碼為IOCTL_DISK_SET_DRIVE_LAYOUT_EX的DeviceIoControl函數執行分區，參數需要填入剛才準備好的DRIVE_LAYOUT_INFORMATION_EX結構體和大小。
　　9. 刷新分區表，原理同4。
　　另外，我在函數末尾加上了Sleep（3000）。這是因為我發現創建分區操作需要一定的執行時間，如果后續緊跟著其它相關操作（例如格式化該分區）可能會產生分區不存在的錯誤，所以此處等待3秒確保其執行完畢。