基于WinApi的硬盘监测系统设计与实现

摘要：针对基于WinApi的硬盘监测系统的设计，采取了window下的DeviceIoControl API函数为主要技术，利用C++中的MFC框架实现整个系统工程，给出了基于WinApi的硬盘监测系统设计关键架构与实现伪代码，搭建具体环境针对系统大体功能进行测试，运行正常。

关键词：DeviceIoControl，硬盘监测，MFC，Windows

1.引言

目前，家用计算机大多是Windows操作系统，计算机也采用经典的冯诺依曼结构，具有独立的存储器，随着计算机越来越普及，作为计算机存储器硬盘的性能越来越受到关注，能有效的检测一个正在运行的硬盘的性能好坏，对硬盘的损坏有一定的预警，及时提醒用户保存转移备份硬盘上的重要数据有非常重要的作用。

2.系统设计与基本原理

针对系统功能的需求，主流的设计实现方式有几种，基于WinApi函数，基于外部的驱动程序，基于外接扩展卡即，基于SATA TO PCIE核的嵌入式扩展卡，基于外部驱动程序，自由度比较高，设计者自定义通讯命令格式，不足之处需要控制驱动与Windows自身文件系统的冲突，基于SATA TO PCIE核的嵌入式扩展卡，系统的反盗版机制，安全系数会较好，能对软件进行硬件绑定，不足之处除了前者，成本相对也较高，设计者针对这些不足之处，采用基于WinApi的方式实现系统的功能需求。

2.1系统基本原理

硬盘的最小处理单元是扇区，针对硬盘出现的慢扇区和坏扇区，系统能监测到，并且能及时的预警提醒用户。WinApi是windows系统对外提供的应用程序编程接口，设计者通过调用WinApi函数实现特定的windows系统功能，设计者根据系统的功能需要，主要用WinApi中的DeviceIoControl函数与挂载在计算机上的系统硬盘进行通讯，通过发送给硬盘的检测命令的相隔时间，得到一个监测扇区的超时值是否在正常范围，利用这个时间值，反应在系统的用户交互界面中。

2.2系统功能设计

设计者给出系统的UML功能用例图显示，用户的交互达到预期，客户端是一个全后台工作的系统，对外提供InI配置文件接口，同时能完成自启动过程，完成初始化工作，自动获取系统硬盘的基本信息，同时做好空闲扫描的准备工作，功能的详细用例。

3.硬盘监测系统设计实现

针对硬盘级别监测领域国内外都处于启蒙阶段，设计者提出基于WinApi的硬盘监控系统的完整解决方案，对硬盘数据保护领域有着至关重要的作用，系统有别于国内市场的鲁大师等基于系统级别的检测，该系统是基于硬盘扇区级别的检测，其预警准确性较高，系统的实现采用C++中的MFC技术。

3.1系统扇区监测核心模块设计

由于整个系统单元数较多，代码量大，设计者在此仅给出初始化，硬盘扇区监测模块的具体设计思路和伪代码。

程序初始化

设计实现，初始化需要读取系统的Ini配置文件，初始化完成，系统的自启动注册，防火墙设置，用户名，密码等需要初始化完成的步骤。设计者运用到了很多C++编程技巧以及C++的编程技术实现该模块，由于篇幅有限，在此仅给出了部分伪代码如下：

//初始化客户端用户信息

：：GetPrivateProfileString（_T（“settings”），_T（“SN”），NULL，SN.GetBufferSetLength（MAX_PATH），MAX_PATH，strText）；

//注册自启动

RegisterSelfStart（）；

keyStr=_T（“Software＼＼Microsoft＼＼Windows＼＼CurrentVersion＼＼Run”）；

：：RegSetValueEx（hRegKey，…）

硬盘扇区监测模块

设计者采用的主要技术是WinApi函数DeviceIoControl实现，利用该函数发送监测扇区标准ATA命令，统计命令处理时间，得到扇区的超时时间，系统根据超时时间判断硬盘的本次监测结果，由于篇幅有限，在此仅给出了部分伪代码如下：

//填充命令字中的LBA地址，和扫描区块大小

btIn[30]=BYTE（ulLBA>>24）；……btIn[36]=btBlockSize；

//==开始计时==//

DWORD dwTimeBegin=GetTickCount（）；

if（！：：DeviceIoControl（hDevice，0x4d004，btIn，0x4c，NULL，0，&dwSize，NULL））

DWORD dwTimeEnd=GetTickCount（）；

dwTime=dwTimeEnd-dwTimeBegin；

通过部分伪代码，清晰的看出设计基本思路，以及关键的Api函数的调用，最终，扫描监测模块能将dwTime变量传递给系统的监测数据处理模块单元处理。

3.2系统的监测数据处理算法设计

硬盘的故障预警是系统核心功能之一，采用数据处理算法，对客户端扫描得到的数据进行处理，得出三种预警方式反馈给用户，该技术环节的核心是数据处理算法，采用的是统计算法，参照正常硬盘扇区超时值得出数据的正确对应预警。

4.系统调试运行

设计者依据提出的设计方案，采用MFC编码技术实现了基于WinApi的硬盘监测系统，系统在windows系统运行效果图，可以清看出，设计者对东芝500G的故障硬盘进行监测扫描，同时系统获取东芝硬盘的基本信息，型号和序列号，并且在系统界面上反应出了对应颜色的预警标识，系统实验测试效果稳定，预警准确性高，实验证明系统设计方案的可行性和正确性。

5.总结

对系统进行了算法优化，功能调试，在实验室中进行了故障硬盘的预警监测，效果达到了设计预期。设计者提出的基于WinApi的硬盘监测系统，设计成本低，系统对硬盘故障检测准确性高，在计算机数量逐渐增多的趋势下，系统的应用前景是非常巨大，采用系统Api，无额外驱动支持，有效保证硬盘数据安全性和保密性，能适用于特殊领域的检测，设计者提出了基于WinApi的硬盘监测系统的完整设计实现方案，为该领域的发展起到了积极作用。