Question

创建VSS快照后，我希望能够查询USN期刊。这是可能的还是USN日志无法从VSS快照访问？

我的目标是能够在两个VSS快照之间的增量备份中使用USN日志。备份的过程是

获取VSS快照并备份卷，并记下每个文件的USN条目
...使用文件系统，添加/删除/修改文件
获取第二个VSS快照，然后使用USN日志检测在步骤＃2中发生更改的任何内容

我现在失败的是我试图在VSS快照上获得最高USN条目的部分

创建VSS快照
使用CreateFile打开快照（\？\ GLOBALROOT \ Device \ HarddiskVolumeShadowCopy25）
DeviceIoControl（FSCTL_QUERY_USN_JOURNAL） - 此操作失败并显示GLE：1179“卷更改日志未处于活动状态”

我可以从命令行模拟如下

C:\>vssadmin list shadows
vssadmin 1.1 - Volume Shadow Copy Service administrative command-line tool
(C) Copyright 2001-2005 Microsoft Corp.

Contents of shadow copy set ID: {54fc99fb-65f2-4558-8e12-9308979327f0}
   Contained 1 shadow copies at creation time: 5/10/2012 6:44:19 PM
      Shadow Copy ID: {a2d2c155-9916-47d3-96fd-94fae1c2f802}
         Original Volume: (T:)\\?\Volume{a420b1fa-9744-11e1-9082-889ffaf52b70}\
         Shadow Copy Volume: \\?\GLOBALROOT\Device\HarddiskVolumeShadowCopy25
         Originating Machine: computer
         Service Machine: computer
         Provider: 'Microsoft Software Shadow Copy provider 1.0'
         Type: Backup
         Attributes: Differential


C:\>fsutil usn queryjournal \\?\Volume{a420b1fa-9744-11e1-9082-889ffaf52b70}
Usn Journal ID   : 0x01cd2ebe9c795b57
First Usn        : 0x0000000000000000
Next Usn         : 0x000000000001b5f8
Lowest Valid Usn : 0x0000000000000000
Max Usn          : 0x7fffffffffff0000
Maximum Size     : 0x0000000000100000
Allocation Delta : 0x0000000000040000

C:\>fsutil usn queryjournal \\?\GLOBALROOT\Device\HarddiskVolumeShadowCopy25
Error:  The volume change journal is not active.

如果可能的话，任何想法我都在做错了吗？

Answer 1

这个问题对我正在进行的项目非常重要，所以我终于（几乎）100％正常工作了。

注意：以下所有代码段都在C＃

中

感谢Hannes de Jager之前的回答，他指出了正确的方向和文档，我现在可以从VSS快照或常规API无法使用的任何其他特殊设备读取USN日志;就我而言，我的意思是使用VDDK（用于VM磁盘的VMware SDK）安装VMware快照。

我还重复使用或导入了来自伟大项目的代码：

来自StCroixSkipper（http://www.dreamincode.net/forums/blog/1017-stcroixskippers-blog/）的C＃中的USN期刊探索者。仅使用官方API读取USN（因此没有VSS），但提供有用的pinvokes和Win32 API结构以及有关USN如何工作的一般信息
AlphaFS（https://github.com/alphaleonis/AlphaFS/），它模仿System.IO命名空间的大部分内容，但允许访问特殊的Windows路径（VSS快照，原始设备），并提供有用的扩展。 / p>

如果有其他人感兴趣，我会分享我现在使用的代码，仍处于相当粗糙的状态，但正在工作。

它是如何运作的？

首先，您必须访问所需的Usn期刊组件。它们位于设备的根目录中，作为隐藏条目中的ADS（备用数据流）。无法使用标准System.IO命名空间访问它们，这就是我之前告诉我使用AlphaFS项目的原因，但是CreateFile()和ReadFile()的设置应该足够了。

1/2

条目\$Extend\$UsnJrnl:$Max包含有关期刊当前状态的全局信息。最重要的部分是usn日志ID（可以用来检查日志是否还没有被重置，如果你想比较多个VSS快照）和最低有效的USN日志序列号。

USN期刊结构：

  // can be directly extracted from $MAX entry using Bitconverter.ToUint64
 public struct USN_JOURNAL_DATA{
        public UInt64 MaximumSize; //offset 0
        public UInt64 AllocationDelta; // offset 8
        public UInt64 UsnJournalID; // offset 16
        public Int64 LowestValidUsn; // offset 24
    }

2/2

条目\$Extend\$UsnJrnl:$J包含日记记录。它是一个稀疏文件，因此它的磁盘使用率远低于它的大小。

要回答最初的问题，如何从先前的VSS快照中了解Max使用的USN序列并将其与另一个快照的快照进行比较？好吧，NextUsn值简单地等于$Usnjrnl:$J条目的大小。

在“新”vss快照USN日志中，如果要解析两个快照之间更改的记录，可以在开始解析记录之前寻找“参考”VSS快照最大USN。

一般来说，每个USN日记帐分录都是唯一的ID（USN编号），它是日记帐分录本身所在的$J内的偏移量。每个条目都有一个可变大小，所以要按顺序读取，我们必须计算：

next entry offset inside $J = 
    offset of current entry (or its USN sequennce number + length of current entry

幸运的是，记录长度也是USN进入记录的一个字段。够了，这是USN记录类：

public class UsnEntry : IComparable<UsnEntry>{
        private const int FR_OFFSET = 8;
        private const int PFR_OFFSET = 16;
        private const int USN_OFFSET = 24;
        private const int REASON_OFFSET = 40;
        private const int FA_OFFSET = 52;
        private const int FNL_OFFSET = 56;
        private const int FN_OFFSET = 58;


        public UInt32 RecordLength {get; private set;}
        public Int64 USN {get; private set;}
        public UInt64 FileReferenceNumber {get;private set;}
        public UInt64 ParentFileReferenceNumber {get; private set;}
        public UInt32 Reason{get; set;}
        public string Name {get; private set;}
        public string OldName{get; private set;}

        private UInt32 _fileAttributes;
        public bool IsFolder{
            get{
                bool bRtn = false;
                if (0 != (_fileAttributes & Win32Api.FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY))
                    bRtn = true;
                return bRtn;
            }
        }

        public bool IsFile{
            get{
                bool bRtn = false;
                if (0 == (_fileAttributes & Win32Api.FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY))
                    bRtn = true;
                return bRtn;
            }
        }

         /// <summary>
        /// USN Record Constructor
        /// </summary>
        /// <param name="p">Buffer pointer to first byte of the USN Record</param>
        public UsnEntry(IntPtr ptrToUsnRecord){
            RecordLength = (UInt32)Marshal.ReadInt32(ptrToUsnRecord); //record size
            FileReferenceNumber = (UInt64)Marshal.ReadInt64(ptrToUsnRecord, FR_OFFSET);
            ParentFileReferenceNumber = (UInt64)Marshal.ReadInt64(ptrToUsnRecord, PFR_OFFSET);
            USN = (Int64)Marshal.ReadInt64(ptrToUsnRecord, USN_OFFSET);
            Reason = (UInt32)Marshal.ReadInt32(ptrToUsnRecord, REASON_OFFSET);
            _fileAttributes = (UInt32)Marshal.ReadInt32(ptrToUsnRecord, FA_OFFSET);
            short fileNameLength = Marshal.ReadInt16(ptrToUsnRecord, FNL_OFFSET);
            short fileNameOffset = Marshal.ReadInt16(ptrToUsnRecord, FN_OFFSET);
            Name = Marshal.PtrToStringUni(new IntPtr(ptrToUsnRecord.ToInt32() + fileNameOffset), fileNameLength / sizeof(char));
        }


        public int CompareTo(UsnEntry other){
            return string.Compare(this.Name, other.Name, true);
        }

        public override string ToString(){
            return string.Format ("[UsnEntry: RecordLength={0}, USN={1}, FileReferenceNumber={2}, ParentFileReferenceNumber={3}, Reason={4}, Name={5}, OldName={6}, IsFolder={7}, IsFile={8}", RecordLength, USN, (int)FileReferenceNumber, (int)ParentFileReferenceNumber, Reason, Name, OldName, IsFolder, IsFile);
        }
    }

我尝试隔离可以解析USN日志的代码的最小部分，并从最低有效日期开始提取其条目。请记住，记录的长度可变;还要注意，有些记录指向下一个空的记录（前4个字节，通常是记录长度，为零）。在这种情况下，我寻求4个字节并重试解析，直到我得到下一个记录。使用Python编写类似解析工具的人也报告了这种行为，所以我想这里不是太错了。

string vol = @"\\?\path_to_your_VSS_snapshot";
string maxHandle = vol + @"\$Extend\$UsnJrnl:$Max";
string rawJournal= vol + @"\$Extend\$UsnJrnl:$J";

// cannot use regular System.IO here, but pinvoking ReadFile() should be enough
FileStream maxStream = Alphaleonis.Win32.Filesystem.File.OpenRead(maxHandle);
byte[] maxData = new byte[32];
maxStream.Read(maxData, 0, 32);

//first valid entry
long lowestUsn = BitConverter.ToInt64(maxData, 24);

// max (last) entry, is the size of the $J ADS
IntPtr journalDataHandle = Win32Api.CreateFile(rawJournal, 
            0, 
            Win32Api.FILE_SHARE_READ| Win32Api.FILE_SHARE_WRITE,
            IntPtr.Zero, Win32Api.OPEN_EXISTING,  
            0, IntPtr.Zero);
Win32Api.BY_HANDLE_FILE_INFORMATION fileInfo = new Win32Api.BY_HANDLE_FILE_INFORMATION();
Win32Api.GetFileInformationByHandle(journalDataHandle, out fileInfo);
Win32Api.CloseHandle(journalDataHandle);
long lastUsn = fileInfo.FileSizeLow;


int read = 0;
byte[] usnrecord;
byte[] usnraw = new byte[4]; // first byte array is to store the record length

// same here : pinvoke ReadFile() to avoid AlphaFS dependancy
FileStream rawJStream = Alphaleonis.Win32.Filesystem.File.OpenRead(rawJournal);
int recordSize = 0;
long pos = lowestUsn;

while(pos < newUsnState.NextUsn){
seeked = rawJStream.Seek(pos, SeekOrigin.Begin);
read = rawJStream.Read(usnraw, 0, usnraw.Length);
recordSize = BitConverter.ToInt32(usnraw, 0);
    if(recordSize == 0){
    pos = pos+4;
    continue;
}
    usnrecord = new byte[recordSize];
rawJStream.Read(usnrecord, 4, recordSize-4);
Array.Copy(usnraw, 0, usnrecord, 0, 4);
fixed (byte* p = usnrecord){
    IntPtr ptr = (IntPtr)p;
        // here we use the previously defined UsnEntry class
    Win32Api.UsnEntry entry = new Win32Api.UsnEntry(ptr);
    Console.WriteLine ("entry: "+entry.ToString());
    ptr = IntPtr.Zero;

}
    pos += recordSize;
}

以下是我使用的pinvokes：

public class Win32Api{

   [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
    public struct BY_HANDLE_FILE_INFORMATION{
        public uint FileAttributes;
        public FILETIME CreationTime;
        public FILETIME LastAccessTime;
        public FILETIME LastWriteTime;
        public uint VolumeSerialNumber;
        public uint FileSizeHigh;
        public uint FileSizeLow;
        public uint NumberOfLinks;
        /*public uint FileIndexHigh;
        public uint FileIndexLow;*/
        public FileID FileIndex;
    }

    [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
    [return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
    public static extern bool 
        GetFileInformationByHandle(
        IntPtr hFile,
        out BY_HANDLE_FILE_INFORMATION lpFileInformation);

   [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
    public static extern IntPtr 
        CreateFile(string lpFileName, 
        uint dwDesiredAccess,
        uint dwShareMode, 
        IntPtr lpSecurityAttributes, 
        uint dwCreationDisposition,
        uint dwFlagsAndAttributes, 
        IntPtr hTemplateFile);


}

这绝对不是世界上最好的代码，但我认为它将为任何必须做同样事情的人提供一个良好的起点。

Answer 2

你可能想再次提出Ruben的回答：

通过读取捕捉的VSS卷内的特殊文件，可以读取快照卷中的USN Journal。 如果Windows API不允许您阅读快照卷的USN日志，那么这可能是一个可行的选择，虽然我确信它感觉像是一个黑客。

事情是，尽管NTFS没有开放式规范，但它已被多个项目所解决，其中包括NTFS驱动程序的Linux实现。 Ruben为您发布的文档最初是为了帮助开发此驱动程序而编写的。

就像我提到的那样，USN Journal内容位于NTFS卷上的一个特殊文件中（就像NTFS中的许多内容一样，例如NTFS主文件表。实际上，据说NTFS中的所有内容都是文件）。 NTFS中的特殊文件以美元符号$开头，而jou正在查找的文件名为$ UsnJrnl，后者又位于名为$ Extend的特殊目录中。所以在你的C：卷上该文件是

C:\$Extend\$UsnJrnl

或者你的快照是

\?\GLOBALROOT\Device\HarddiskVolumeShadowCopy25\$Extend\$UsnJrnl

您要查找的信息位于名为$ J流的Alternate Data Stream中，并且它具有此格式的条目（请参阅Ruben提到的文档）：

Offset(in hex) Size Description
0x00 4 Size of entry
0x04 2 Major Version
0x06 2 Minor Version
0x08 8 MFT Reference
0x10 8 Parent MFT Reference
0x18 8 Offset of this entry in $J
0x20 8 Timestamp
0x28 4 Reason (see table below)
0x2B 4 SourceInfo (see table below)
0x30 4 SecurityID
0x34 4 FileAttributes
0x38 2 Size of filename (in bytes)
0x3A 2 Offset to filename
0x3C V Filename
V+0x3C P Padding (align to 8 bytes)

所以你可以阅读这个特殊文件的$ J流来获得你想要的USN条目。我想告诉你如何得出你需要的USN号，但我有点生疏了。如果我再次弄明白，我会更新这个答案。但是看看以这种方式阅读特殊文件，它非常有趣;-)。我已经使用此方法读取未安装的VHD文件中的主文件表（特殊文件$ MFT），以便枚举VHD内卷上的所有文件。

Answer 3

我认为在未安装卷的情况下，无法使用WinAPI接口查询USN日志。

您可以尝试打开文件“$ UsnJrnl”并手动解析所需的信息。

请参阅：

NTFS Documentation by Richard Russon and Yuval Fledel

如何获取VSS快照的“NextUSN”日记条目？

3 个答案: