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）。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。

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