枚举和自动检测 USB 驱动器

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引言

本文介绍了如何使用 .NET System.Management WMI (Windows Management Instrumentation) 包装器来枚举和描述 USB 磁盘驱动器。它还包含一个非互操作解决方案，用于检测驱动器在线或离线时的状态更改。

目录

• 背景
• Using the Code
• 代码内部
  • WMI 类概述
  • 使用 System.Management 实现 WMI 查询
  • 拦截驱动器状态更改
• StateChanged 事件
• 结论

背景

在编写 iTuner 时，我需要能够枚举 USB 磁盘驱动器（MP3 播放器），并允许用户选择一个 iTuner 可以同步 iTunes 播放列表的设备。为了选择正确的设备，用户需要除了驱动器盘符之外的一些基本识别信息，例如卷名称、制造商型号名称和可用磁盘空间。作为一项附加功能，我希望 UI 能够随着 USB 驱动器的在线或离线自动更新。最后，我希望通过一个整洁、简单的界面来实现这一点，而不会给主应用程序增加巨大的复杂性。

注意： UsbManager.GetAvailableDisks 方法可以在任何应用程序类型中运行。但是，除非在 WPF 或 Windows Forms 应用程序的上下文中运行，否则 StateChanged 事件将不会被触发。这是因为事件处理程序依赖于 Windows 消息处理来拦截这些状态更改，如下所述。

Using the Code

作为应用程序开发人员和此 API 的使用者，您首先需要 UsbManager 类的实例。此类公开了一个非常简单的接口

class UsbManager : IDisposable
{
    public UsbManager ();
    public event UsbStateChangedEventHandler StateChanged;
    public UsbDiskCollection GetAvailableDisks ();
}

class UsbDiskCollection : ObservableCollection<UsbDisk>
{
    public bool Contains (string name);
    public bool Remove (string name);
}

class UsbDisk
{
    public ulong FreeSpace { get; }
    public string Model { get; }
    public string Name { get; }
    public ulong Size { get; }
    public string Volume { get; }
    public string ToString ();
}

1. 使用其无参构造函数实例化一个新的 UsbManager 。
2. 连接到 StateChanged 事件的事件处理程序。
3. 如果需要，调用 GetAvailableDisks 来检索当前 USB 磁盘列表。

UsbDisk 类封装了与特定 USB 磁盘相关的信息。它仅包含普通最终用户可能用于区分驱动器的最易识别的字段，例如驱动器盘符（Name）、卷名称和制造商型号名称。它还指定了可用剩余空间和总磁盘大小，两者都以字节为单位。虽然序列号、分区或扇区数据等其他信息可能对开发人员感兴趣，但对最终用户来说非常晦涩。

就是这样！祝您编码愉快！好的，如果您想了解它是如何组合在一起的，请继续阅读。

代码内部

开发此 API 首先是探索 WMI 类及其关系的实践。不幸的是，WMI 没有一个包含我们所需所有属性的单一 WMI_USBDiskDrive 类。但信息是存在的。我首先使用了 KS-Soft 的 WMI Explorer 工具。它是免费的，可以在他们的网站上下载。

WMI 类概述

最吸引您注意的第一个 WMI 类是 Win32_DiskDrive。驱动器以创意且显而易见的名字列出，如“\\PHYSICALDRIVE0”。我们可以通过仅查看 InterfaceType 属性值为“USB”的驱动器来过滤这些驱动器。Win32_DiskDrive 还指定了驱动器的 Model 和 Size。还有许多其他属性，但在本例中没有一个非常有趣。这是检索 USB 驱动器设备 ID 和型号名称的 WMI 查询

select DeviceID, Model from Win32_DiskDrive where InterfaceType='USB'

我的下一站是 Win32_LogicalDisk 类。这从一开始就变得有趣，因为实例以驱动器盘符列出，如“C:”、“D:”和“S:”。我们还可以获取 FreeSpace 和 VolumeName 属性。这是 WMI 查询

select FreeSpace, Size, VolumeName from Win32_LogicalDisk where Name='S:'

我们现在需要一种方法来关联 Win32_DiskDrive 和 Win32_LogicalDisk ，以便将这些信息合并在一起。您可能认为会有一个共享字段允许您连接这两个类。可惜没有。这正是 Web 派上用场的地方，我在 MSDN 上发现了一些代码，演示了如何关联这些类。我们可以使用 associators 操作符来发现各种类之间的关联。给定一个 Win32_DiskDrive 实例，我们可以使用其 DeviceID 属性通过 Win32_DiskDriveToDiskPartition 确定关联的 Win32_DiskPartition 实例

associators of {Win32_DiskDrive.DeviceID='\\PHYSICALDRIVE1'}
      where AssocClass = Win32_DiskDriveToDiskPartition

然后，使用 Win32_DiskPartition.DeviceID，我们可以通过 Win32_LogicalDiskToPartition 确定关联的 Win32_LogicalDisk 实例

associators of {Win32_DiskPartition.DeviceID='Disk #0, Partition #1'}
      where AssocClass = Win32_LogicalDiskToPartition

使用 System.Management 实现 WMI 查询

要执行 WMI 查询，我们可以使用 System.Management.ManagementObjectSearcher 类。该类始终遵循相同的模式：搜索、获取、枚举，如下所示

ManagementObjectSearcher searcher = 
    new ManagementObjectSearcher("select * from Win32_DiskDrive");

ManagementObjectCollection items = searcher.Get();

foreach (ManagementObject item in items)
{
}

鉴于查询四个 WMI 类所需的级联调用，我们将得到一个相当难看的 foreach 循环嵌套。为了清理它并使逻辑更清晰，我为 ManagementObjectSearcher 类创建了一个简单的扩展方法。此扩展为 ManagementObjectSearcher 类添加了一个 First() 方法，该方法调用其 Get 方法，枚举结果集合并立即返回该集合中的第一个项

public static ManagementObject First (this ManagementObjectSearcher searcher)
{
    ManagementObject result = null;
    foreach (ManagementObject item in searcher.Get())
    {
        result = item;
        break;
    }
    return result;
}

将此辅助扩展与上面的 WMI 查询结合起来，我们会在 UsbManager.GetAvailableDisks() 中得到一个简单的代码。是的，我们仍然有一个嵌套结构，但与替代方法相比，测试 null 要清晰得多！

public UsbDiskCollection GetAvailableDisks ()
{
    UsbDiskCollection disks = new UsbDiskCollection();

    // browse all USB WMI physical disks
    foreach (ManagementObject drive in
        new ManagementObjectSearcher(
            "select DeviceID, Model from Win32_DiskDrive " +
             "where InterfaceType='USB'").Get())
    {
        // associate physical disks with partitions
        ManagementObject partition = new ManagementObjectSearcher(String.Format(
            "associators of {{Win32_DiskDrive.DeviceID='{0}'}} " +
                  "where AssocClass = Win32_DiskDriveToDiskPartition",
            drive["DeviceID"])).First();

        if (partition != null)
        {
            // associate partitions with logical disks (drive letter volumes)
            ManagementObject logical = new ManagementObjectSearcher(String.Format(
                "associators of {{Win32_DiskPartition.DeviceID='{0}'}} " + 
                    "where AssocClass= Win32_LogicalDiskToPartition",
                partition["DeviceID"])).First();

            if (logical != null)
            {
                // finally find the logical disk entry
                ManagementObject volume = new ManagementObjectSearcher(String.Format(
                    "select FreeSpace, Size, VolumeName from Win32_LogicalDisk " +
                     "where Name='{0}'",
                    logical["Name"])).First();

                UsbDisk disk = new UsbDisk(logical["Name"].ToString());
                disk.Model = drive["Model"].ToString();
                disk.Volume = volume["VolumeName"].ToString();
                disk.FreeSpace = (ulong)volume["FreeSpace"];
                disk.Size = (ulong)volume["Size"];

                disks.Add(disk);
            }
        }
    }

    return disks;
}

拦截驱动器状态更改

现在我们能够枚举当前可用的 USB 磁盘驱动器，了解其中一个何时离线或新驱动器何时上线将会很方便。这就是 UsbManager.DriverWindow 类的目的。

DriverWindow 类继承自 System.Windows.Forms.NativeWindow ，并且是 UsbManager 封装的一个 private 类。NativeWindow 的 WndProc 方法提供了一个方便的位置来拦截和处理 Windows 消息。我们需要 Windows 消息是 WM_DEVICECHANGE，其 LParam 值必须是 DBT_DEVTYP_VOLUME。WParam 值也很重要，我们查找两个 DBT 值（以及一个可选的第三个）。

• DBT_DEVICEARRIVAL - 当设备或媒体已插入并可用时广播
• DBT_DEVICEREMOVECOMPLETE - 当设备或媒体已物理移除时广播
• DBT_DEVICEQUERYREMOVE - 广播以请求移除设备或媒体的权限；我们不处理此消息，但它提供了拒绝移除设备的可能

DBT_DEVICEARRIVAL 和 DBT_DEVICEREMOVECOMPLETE 都传递一个 DEV_BROADCAST_VOLUME 结构。这实际上是一个 DEV_BROADCAST_HDR，其 dbcv_devicetype 设置为 DBT_DEVTYP_VOLUME，因此我们知道可以将数据包强制转换为 DEV_BROADCAST_VOLUME。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct DEV_BROADCAST_VOLUME
{
    public int dbcv_size;       // size of the struct
    public int dbcv_devicetype; // DBT_DEVTYP_VOLUME
    public int dbcv_reserved;   // reserved; do not use
    public int dbcv_unitmask;   // Bit 0=A, bit 1=B, and so on (bitmask)
    public short dbcv_flags;    // DBTF_MEDIA=0x01, DBTF_NET=0x02 (bitmask)
}

dbcv_unitmask 字段是一个位掩码，其中前 26 个低位对应一个 Windows 驱动器盘符。显然，一个设备可能与多个驱动器盘符相关联，但我们只关心第一个可用的

DriverWindow 向 UsbManager 触发自己的 StateChanged 事件。UsbManager 然后决定是否需要检索信息（对于新设备它会检索），然后触发自己的 StateChanged 事件来通知使用者。

StateChanged 事件

本文附带的演示应用程序仅用几行代码就展示了 UsbManager 的全部功能。它首先枚举所有现有的 USB 磁盘驱动器并在 TextBox 中显示它们。然后，它连接到 UsbManager.StateChanged 事件的处理程序。此事件定义如下

public event UsbStateChangedEventHandler StateChanged

查看 StateChanged 实现，您会注意到 add 和 remove 语句已扩展。这允许我们在使用者正在收听时才实例化 DriverWindow 实例，并在所有使用者停止收听时将其释放。

您的处理程序必须声明为 UsbStateChangedEventHandler，如下所示

public delegate void UsbStateChangedEventHandler (UsbStateChangedEventArgs e);

而 UsbStateChangedEventArgs 声明为

public class UsbStateChangedEventArgs : EventArgs
{
    public UsbDisk Disk;
    public UsbStateChange State;
}

• State 属性是一个 enum，指定 Added、Removing 或 Removed 之一。
• Disk 属性是一个 UsbDisk 实例。如果 State 是 Added，则 Disk 的所有属性都应已填充。但是，如果 State 是 Removing 或 Removed，则仅填充 Name 属性，因为我们无法检测已不存在的设备属性。

结论

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