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實戰 DeviceIoControl 系列之三：打造磁碟鏡像檔案完整指南

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前言：從 DISKCOPY 到自製鏡像工具

早期 DOS 時代的 DISKCOPY 命令讓許多工程師印象深刻，現代各式「克隆」軟體更能對磁碟進行完整區塊級複製。若要自行開發磁碟鏡像檔案製作工具，Windows 平台上的 DeviceIoControl API 無疑是核心利器。本文將以軟碟鏡像製作為例，完整示範如何利用裝置 I/O 控制碼實現類似 DISKCOPY 的功能。

核心架構設計

整個鏡像製作流程可拆解為四大階段：開啟裝置 → 取得幾何參數 → 鎖定/卸載磁碟區 → 逐磁道讀寫資料。以下各函式均採用同步 I/O 模式，確保資料傳輸的順序性與完整性。

1. 開啟實體磁碟裝置

使用 CreateFile 以 \\.\A: 等裝置名稱取得控制代碼，需同時請求 GENERIC_READ | GENERIC_WRITE 權限，並啟用共享模式以避免衝突：

HANDLE OpenDisk(LPCTSTR filename)
{
    HANDLE hDisk = ::CreateFile(filename,
        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,
        NULL,
        OPEN_EXISTING,
        0,
        NULL);
    return hDisk;
}

2. 取得磁碟幾何資訊

透過 IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY 取得 DISK_GEOMETRY 結構，包含磁柱數、磁頭數、每軌扇區數、每扇區位元組數等關鍵參數，這是後續計算讀寫位移的基礎：

BOOL GetDiskGeometry(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry)
{
    DWORD dwOutBytes;
    return ::DeviceIoControl(hDisk,
        IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,
        NULL, 0,
        lpGeometry, sizeof(DISK_GEOMETRY),
        &dwOutBytes, NULL);
}

3. 磁碟區鎖定與卸載

在進行原始讀寫前，必須先鎖定邏輯磁碟區（FSCTL_LOCK_VOLUME），再卸載檔案系統（FSCTL_DISMOUNT_VOLUME），強制系統重新辨識媒體，防止快取資料導致鏡像不一致：

BOOL LockVolume(HANDLE hDisk)
{
    DWORD dwOutBytes;
    return ::DeviceIoControl(hDisk, FSCTL_LOCK_VOLUME,
        NULL, 0, NULL, 0, &dwOutBytes, NULL);
}

BOOL DismountVolume(HANDLE hDisk)
{
    DWORD dwOutBytes;
    return ::DeviceIoControl(hDisk, FSCTL_DISMOUNT_VOLUME,
        NULL, 0, NULL, 0, &dwOutBytes, NULL);
}

4. 以磁柱為單位進行讀寫

根據幾何資訊計算每磁柱位元組數（TracksPerCylinder × SectorsPerTrack × BytesPerSector），利用 SetFilePointer 定位後呼叫 ReadFile/WriteFile 進行大塊傳輸：

BOOL ReadTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry,
    LPVOID pBuf, DWORD dwStartCylinder, DWORD dwCylinderNumber)
{
    DWORD VirtBufSize = lpGeometry->TracksPerCylinder *
        lpGeometry->SectorsPerTrack * lpGeometry->BytesPerSector;
    ::SetFilePointer(hDisk, VirtBufSize * dwStartCylinder, NULL, FILE_BEGIN);
    DWORD BytesRead;
    return ::ReadFile(hDisk, pBuf, VirtBufSize * dwCylinderNumber,
        &BytesRead, NULL);
}

5. 低階格式化磁軌（可選）

若目標磁碟需先格式化，可使用 IOCTL_DISK_FORMAT_TRACKS 配合 FORMAT_PARAMETERS 結構，並接收壞軌資訊：

BOOL LowLevelFormatTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry,
    DWORD dwStartCylinder, DWORD dwCylinderNumber)
{
    FORMAT_PARAMETERS fp = {0};
    fp.MediaType = lpGeometry->MediaType;
    fp.StartCylinderNumber = dwStartCylinder;
    fp.EndCylinderNumber = dwStartCylinder + dwCylinderNumber - 1;
    fp.StartHeadNumber = 0;
    fp.EndHeadNumber = lpGeometry->TracksPerCylinder - 1;

    DWORD dwBufSize = lpGeometry->TracksPerCylinder * sizeof(BAD_TRACK_NUMBER);
    PBAD_TRACK_NUMBER lpBadTrack = (PBAD_TRACK_NUMBER)new BYTE[dwBufSize];

    DWORD dwOutBytes;
    BOOL bResult = ::DeviceIoControl(hDisk, IOCTL_DISK_FORMAT_TRACKS,
        &fp, sizeof(fp), lpBadTrack, dwBufSize, &dwOutBytes, NULL);

    delete[] lpBadTrack;
    return bResult;
}