虚拟磁盘的设计与操作.doc

虚拟磁盘的设计与操作 李季季摘要：通常情况下是在磁盘上建立文件系统即硬盘分区，文件系统驱动程序（FSD）已经实现了在硬盘上创建和管理文件，本系统主要实现将一个文件虚拟成一个相应的磁盘，在文件系统驱动程序的基础之上，实现基于虚拟设备的文件系统，这种虚拟技术得到了很多应用，例如虚拟光驱就是其中之一，我们将对磁盘进行相关的操作。关键字： 函数 加载模块 读写操作 卸载模块 格式化 一整体功能概述： 1. 通过命令行输入/mount的加载相应虚拟磁盘的命令，执行完毕后便可以在“我的电脑”中看到又多出了与命令行输入相应的盘符，通过format将磁盘格式化或通过右键选择格式化成相应格式后，便可以对它操作。2. 通过命令行输入/mount的加载相应虚拟磁盘的命令，执行完后便可以在“我的电脑”中看到又多出了一个虚拟的磁盘，便可以对它执行读写操作。3. 在命令行下输入/umount的卸载相应虚拟磁盘的命令，执行完后便可以卸载除刚才加载的虚拟磁盘。二设计的描述： 通常情况下是在磁盘上建立文件系统即硬盘分区，文件系统驱动程序（FSD）已经实现了在硬盘上创建和管理文件，本系统主要实现将一个文件虚拟成一个相应的磁盘，在文件系统驱动程序的基础之上，实现基于虚拟设备的文件系统，这种虚拟技术得到了很多应用，例如虚拟光驱就是其中之一。虚拟磁盘文件系统经过安装可以模拟真实的硬盘，支持各种文件系统功能。三基本的数据结构（1）全局变量dir_handleHANDLE dir_handle;该全局变量用于指向一个“目录对象”，存放本驱动程序创建的所有的磁盘对象。（2）模拟磁盘文件信息结构 OPEN_FILE_INFORMATIONtypedef struct _OPEN_FILE_INFORMATIONDEVICE_TYPE DeviceType;/所模拟的磁盘的类型BOOLEAN ReadOnly;/是否设置虚拟磁盘为只读LARGE_INTEGER FileSize;/本文件的大小USHORT FileNameLength;/文件名的长度UCHAR FileName1;/文件名字符串OPEN_FILE_INFORMATION;该结构保存了用于虚拟磁盘的文件的详细信息。在应用程序利用mount命令制定这个文件时，会将文件的信息组成这样一个结构后作为参数传入内核。驱动程序会抽取这些信息，并把它们作为虚拟磁盘的磁盘信息，例如磁盘的大小好只读属性。(3)设备扩展结构 DEVICE_EXTENSION：自定义的磁盘信息结构，用来保存设备的细节以及对设备的编程方式。Typedef struct _DEVICE_EXTESION BOOLEAN media_in_device; HANDLE file_handle;/文件句柄 ANSI_STRING file_name;/文件名 LARGE_INTEGER file_size;/文件的大小 BOOLEAN read_only;/只读属性 PSECURITY_CLIENT_CONTEXT security_client_context; LIST_ENTRY list_head; KSPIN_LOCK list_lock; KEVENT request_event; PVOID thread_pointer; BOOLEAN terminate_thread;DEVICE_EXTENSION,*PDEVICE_EXTENSION;本驱动程序所创建的虚拟对象均为自己维护这样一个数据结构。实际上，所有内核驱动程序中的设备对象都维护这样一个数据结构。其主要作用就是在此保存对应设备的一些参数，使得所有有关此设备的处理都可以通过设备对象访问到这些信息。相关函数介绍（1）入口函数 DirverEntryDirverEntry( IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, IN PUNICODE_STRING RegisterPath)该函数主要实现建立相应个数的磁盘对象和向I/O管理器注册4个分发例程以处理来自应用程序的相应请求。（2）分发例程 FileDiskCreateCloseFileDiskCreateClose( IN PDEVICE_OBJECT DriverObject, IN PIRP Irp)在这个函数中相应打开文件和关闭文件对象的请求，对应主功能代码IRP_MJ_CREATE和IPR_MJ_CLOSE。在函数中就是简单的返回打开成功的标记，不需要完成额外的工作。（3）分发例程FileDiskReadWriteFileDiskReadWrite(IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject,IN PIRP Irp)这个函数完成对虚拟磁盘的读写，对应于主功能代码IRP_MJ_WRITE和IRP_MJ_READ。在进行读写之前先确认设备是否存在。（4）分发例程FileDiskDeviceControlFileDiskDeviceControl( IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp)该函数处理发送到虚拟磁盘的控制信息。（5）分发例程FileDiskUnloadFileDiskUnload( IN PDRIVER_OBJECT Driverobject)用于卸载驱动程序。通过调用辅助函数FileDiskDeleteDevice卸载本驱动程序创建的各设备对象和对应的设备对象工作线程。（6）辅助函数 辅助函数有 FileDiskCreateDevice、FileDiskThread、FileDiskDeleteDevice、FileDiskOpenFile和FileDiskCloseFile这些辅助函数被前面的各个函数调用，以完成相对应的任务，其中最后两个函数在FileDiskThread中进行调用，完成相对应的工作。程序主要模块代码1. 虚拟磁盘或光驱的加载模块Int FileDiskMount(Int DeviceNumber,/设备号 0 1 2 3等POPEN_FILE_INFORMATION OpenFileInformation,/文件类型信息Char Driverletter,/卷名BOOLEAN CdImage/是否为CD） char VolumeName=”. :”; char DeviceName255;/临时存放文件名HANDLE Device;/文件句柄DWORD BytesReturned;/缓冲区VolumeName4 = DriveLetter;/将空格用盘符号代替 Device = CreateFile( VolumeName,/要打开的文件的名字 GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,/ 访问模式 FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,/允许对文件进行读写共享访问 NULL, OPEN_EXISTING,/文件必须已经存在。/打开一个文件, 如果文件不存在函数将会失败 FILE_FLAG_NO_BUFFERING,/禁止对文件进行缓冲处理。文件只能写入磁盘卷的扇区块 NULL ); if (Device != INVALID_HANDLE_VALUE)/创建文件成功 SetLastError(ERROR_BUSY); PrintLastError(&VolumeName4); return -1; /上面CreateFile的作用是：判断文件是否已经存在，存在则设置错误信息，中断返回。不存在继续向下执行； if (CdImage) sprintf(DeviceName, DEVICE_NAME_PREFIX Cd %u, DeviceNumber);/格式化输出到DeviceName中DeviceFileDisk Cd* else sprintf(DeviceName, DEVICE_NAME_PREFIX %u, DeviceNumber);/格式化输出到DeviceName中DeviceFileDisk* if (!DefineDosDevice(/创建一个指向设备命名空间的符号链接，创建失败，输出错误信息； DDD_RAW_TARGET_PATH, &VolumeName4,/盘符号，例如Z: DeviceName ) PrintLastError(&VolumeName4); return -1;/返回 Device = CreateFile(/用CreateFile打开上面建立的符号链接 VolumeName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,/打开一个文件, 如果文件不存在函数将会失败，利用DefineDosDevice创建VolumeName4与DeviceName的链接故文件存在； FILE_FLAG_NO_BUFFERING, NULL ); if (Device = INVALID_HANDLE_VALUE)/创建失败； PrintLastError(&VolumeName4);/错误信息； DefineDosDevice(DDD_REMOVE_DEFINITION, &VolumeName4, NULL);/删除前面建立的符号链接 return -1;/返回 if (!DeviceIoControl( Device, IOCTL_FILE_DISK_OPEN_FILE, OpenFileInformation, sizeof(OPEN_FILE_INFORMATION) + OpenFileInformation-FileNameLength - 1, NULL, 0, &BytesReturned, NULL )/创建失败 PrintLastError(FileDisk:);/错误处理 DefineDosDevice(DDD_REMOVE_DEFINITION, &VolumeName4, NULL);/删除前面建立的符号链接 return -1;/返回 return 0;2.虚拟磁盘或光驱的卸载模块 int FileDiskUmount(char DriveLetter) char VolumeName = . :;/ . :特别特别注意中间有个空格 HANDLE Device; DWORD BytesReturned; VolumeName4 = DriveLetter;/将空格用盘符号代替 Device = CreateFile(/此处的作用是判断文件是否存在 VolumeName, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,/文件必须已经存在。打开一个文件, 如果文件不存在函数将会失败GetLastError()函数会捕获消息； FILE_FLAG_NO_BUFFERING, NULL );/ 返回一个无效的文件句柄,说明要卸载的文件系统根本不存在 if (Device = INVALID_HANDLE_VALUE) PrintLastError(&VolumeName4);/比如要删除Z:但是Z不存在，便会输出错误“Z: 系统找不到指定的文件。” return -1;/返回 /如果返回一个有效文件句柄，则虚拟的盘符存在/开始执行/umount的动作/包括以下几个步骤：/1、锁定当前卷，通过发送FSCTL_LOCK_VOLUME到设备驱动实现/2、关闭所有该卷上打开的所有文件，通过发送IOCTL_FILE_DISK_CLOSE_FILE到设备驱动实现/3、卸载该卷，通过发送FSCTL_DISMOUNT_VOLUME到设备驱动实现/4、解除该卷的锁定，通过发送FSCTL_UNLOCK_VOLUME到设备驱动实现/5、关闭设备/6、删除虚拟盘符 if (!DeviceIoControl( Device, FSCTL_LOCK_VOLUME,/首先我们得发出FSCTL_LOCK_VOLUME锁住光驱以防止写入 NULL, 0, NULL, 0, &BytesReturned, NULL ) PrintLastError(&VolumeName4);/操作失败，GetLastError()函数会捕获消息，则进行错误处理； return -1;/返回 if (!DeviceIoControl( Device, IOCTL_FILE_DISK_CLOSE_FILE,/发出IOCTL_FILE_DISK_CLOSE_FILE,IO的控制信息 关闭磁盘文件 NULL, 0, NULL, 0, &BytesReturned, NULL ) PrintLastError(FileDisk:);/操作失败，GetLastError()函数会捕获消息，则进行错误处理； return -1;/返回 if (!DeviceIoControl( Device, FSCTL_DISMOUNT_VOLUME,/卸载该卷，通过发送FSCTL_DISMOUNT_VOLUME到设备驱动实现 NULL, 0, NULL, 0, &BytesReturned, NULL ) PrintLastError(&VolumeName4);/操作失败，GetLastError()函数会捕获消息，则进行错误处理； return -1;/返回 if (!DeviceIoControl( Device, FSCTL_UNLOCK_VOLUME,/解除该卷的锁定，通过发送FSCTL_UNLOCK_VOLUME到设备驱动实现 NULL, 0, NULL, 0, &BytesReturned, NULL ) PrintLastError(&VolumeName4);/操作失败，GetLastError()函数会捕获消息，则进行错误处理； return -1;/返回 CloseHandle(Device);/关闭内核对象设备HANDLE if (!DefineDosDevice(/删除虚拟盘符 DDD_REMOVE_DEFINITION, &VolumeName4, NULL ) PrintLastError(&VolumeName4);/操作失败，GetLastError()函数会捕获消息，则进行错误处理； return -1;/返回虚拟盘符 return 0;/正常执行结束，返回int FileDiskStatus(char DriveLetter) char VolumeName = . :;/ . :特别特别注意中间有个空格 HANDLE Device; POPEN_FILE_INFORMATION OpenFileInformation; DWORD BytesReturned; VolumeName4 = DriveLetter;/将空格用盘符号代替 Device = CreateFile(/此处的作用是判断文件是否存在 VolumeName, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING,/文件必须已经存在。打开一个文件, 如果文件不存在函数将会失败GetLastError()函数会捕获消息； FILE_FLAG_NO_BUFFERING, NULL );/ 返回一个无效的文件句柄,说明文件系统根本不存在 if (Device = INVALID_HANDLE_VALUE)