通过$Bitmap元文件计算NTFS分区的使用空间大小

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       作者：清林，博客名：飞空静渡

 

在我之前的一篇文章《如何获取NTFS卷的使用空间大小》里说明了两张方式来获取NTFS文件系统下的分区的使用空间的大小的原理，这里，我将通过第一种方法即通过NTFS中的Bitmap元文件来计算整个分区使用空间的大小。

 

在《如何获取NTFS卷的使用空间大小》里说，在通过NTFS中的Bitmap元文件来计算整个分区使用空间的大小时，由于Bitmap不能完全表示到整个分区大小，因此有必要截取Bitmap文件，但我们可以通过Bitmap来计算自由空间大小就不需要截取Bitmap文件了，因为Bitmap中表示的超出分区的比特位都设置成1，这样分区就不会使用超出分区部分的空间，这样我们计算自由空间的大小就只计算0的部分就可以了。

 

下面，我通过一个程序来获取NTFS分区的自由空间大小，并把这个大小和XP系统下看到的分区的自由空间大小进行对比。

首先，我们读取分区的DBR，DBR位于分区的第一个扇区，这样我们就可以得到这个分区的信息，包括整个分区的大小。这个DBR结构是这样的（DBR结构来源于NTFS-3g代码并有修改）：

typedef struct {WORD bytes_per_sector;/* Size of a sector in bytes. */BYTE sectors_per_cluster;/* Size of a cluster in sectors. */WORD reserved_sectors;/* zero */BYTE fats;/* zero */WORD root_entries;/* zero */WORD sectors;/* zero */BYTE media_type;/* 0xf8 = hard disk */WORD sectors_per_fat;/* zero *//*0x0d*/WORD sectors_per_track;/* Required to boot Windows. *//*0x0f*/WORD heads;/* Required to boot Windows. *//*0x11*/DWORD hidden_sectors;/* Offset to the start of the partition relative to the disk in sectors. Required to boot Windows. *//*0x15*/DWORD large_sectors;/* zero *//* sizeof() = 25 (0x19) bytes */}BIOS_PARAMETER_BLOCK;typedef struct {BYTE jump[3];/* Irrelevant (jump to boot up code).*/DWORDLONG oem_id;/* Magic "NTFS ". *//*0x0b*/BIOS_PARAMETER_BLOCK bpb;/* See BIOS_PARAMETER_BLOCK. */BYTE physical_drive;/* 0x00 floppy, 0x80 hard disk */BYTE current_head;/* zero */BYTE extended_boot_signature; /* 0x80 */BYTE reserved2;/* zero *//*0x28*/DWORDLONG number_of_sectors;/* Number of sectors in volume. Gives maximum volume size of 2^63 sectors. Assuming standard sector size of 512 bytes, the maximum byte size is approx. 4.7x10^21 bytes. (-; */DWORDLONG mft_lcn;/* Cluster location of mft data. */DWORDLONG mftmirr_lcn;/* Cluster location of copy of mft. */CHAR clusters_per_mft_record;/* Mft record size in clusters. */BYTE reserved0[3];/* zero */CHAR clusters_per_index_record;/* Index block size in clusters. */BYTE reserved1[3];/* zero */DWORDLONG volume_serial_number;/* Irrelevant (serial number). */DWORD checksum;/* Boot sector checksum. *//*0x54*/BYTE bootstrap[426];/* Irrelevant (boot up code). */WORD end_of_sector_marker;/* End of boot sector magic. Always is 0xaa55 in little endian. *//* sizeof() = 512 (0x200) bytes */}NTFS_BOOT_SECTOR;

 

这样我们就可以知道MFT的偏移位置了（mft_lcn变量）。

这样我们就可以读取第6个元文件（索引从0开始）也就是$Bitmap文件。我们获取$Bitmap文件的数据属性并获得其大小.

if (read_mft_file($Bitmap, pMftFile)){log_error("get mft file failed");goto error;}if (look_up_attr(AT_DATA, &pMftFile, &attr)){log_error("can't get the bitmap data attribute!");goto error;}l = ntfs_get_attribute_value_length(attr);

通过它的大小，我们可以读取整个$Bitmap文件的内容。

我们先初始化整个分区的自由空间大小为整个磁盘的大小，整个磁盘空间大小可以通过DRB来获得。

    long long nr_free = m_dwlTotalClusters;
然后我们检测我们的$Bitmap内容，如果为1，我们的nr_free就相应的减1，直到我们检测完$Bitmap的所有内容。

if (ntfs_get_attribute_value(attr, buf) == 0){log_error("get partition free space failed!");goto error_buf;}{int i, j;for (i = 0; i < l; i++)for (j = 0; j < 8; j++)if ((buf[i] >> j) & 1)nr_free--;}free_size = nr_free * m_dwClusterSize;

我通过ntfs_get_attribute_value(attr, buf)函数把$Bitmap的数据的非常驻属性的内容读取到buf中，然后通过一个for循环来计算整个分区的自由空间的大小。

下面是获取一个20G左右的NTFS分区的大小的情况，并和在XP下获得的大小进行对比。如下：

程序获得大小：

the partition total size is: 20974463488
the partition free size is: 20906041344

XP下：

 

下面是一个200M左右的NTFS分区大小的对比情况：

程序获得大小情况：

the partition total size is: 205599232
the partition free size is: 202801152

 

XP下获得大小情况：

 

我们看到，通过$Bitmap元文件获得的分区的自由空间大小和XP下获得的自由空间的大小是非常接近的，因此，我们在没有通过windows下的API的情况，通过计算NTFS文件系统中的$Bitmap就可以获得整个分区的自由空间的大小的了，这在Linux下，在不加载分区的情况下也可以通过这样的方式来获得分区的大小。

下次说明一下如何计算FAT32和FAT16分区的自由空间大小，这个的计算要比NTFS麻烦一些了。