虚拟磁盘的设计与操作

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_INFORMATION{DEVICE_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 FileName[1];//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 DeviceName[255];//临时存放文件名HANDLE Device;//文件句柄DWORD BytesReturned;//缓冲区VolumeName[4] = 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(&VolumeName[4]);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\Device\FileDisk Cd*}else{sprintf(DeviceName, DEVICE_NAME_PREFIX "%u", DeviceNumber);//格式化输出到DeviceName中\Device\FileDisk*}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,&VolumeName[4], //盘符号，例如Z:DeviceName)){PrintLastError(&VolumeName[4]);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VolumeName[4]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(&VolumeName[4]); //错误信息；DefineDosDevice(DDD_REMOVE_DEFINITION, &VolumeName[4], 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, &VolumeName[4], 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;VolumeName[4] = 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。