【原】FAT系統(tǒng)簡(jiǎn)介

驀然揮守 2020-05-07

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1、FAT文件系統(tǒng)分為三個(gè)部分：保留區(qū)、FAT區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)

FAT文件系統(tǒng)將邏輯盤的空間分為DBR引導(dǎo)區(qū)（BOOT區(qū)）、文件分配表（FAT）、根目錄表（FDT）和數(shù)據(jù)區(qū)（DATA區(qū)）。

FAT16只有一個(gè)DBR，占用邏輯0扇區(qū)；FAT32中的DBR多了一個(gè)副本，分別起始于邏輯0扇區(qū)（0頭、1扇區(qū)）和邏輯6扇區(qū)（0頭、7扇區(qū)）。

FAT32在DBR副本和FAT1之間有保留扇區(qū)；FAT16沒有保留扇區(qū)。

FAT16文件系統(tǒng)中的FAT1從邏輯0扇區(qū)（1頭、1扇區(qū)）開始；FAT32文件系統(tǒng)中的FAT1從邏輯32扇區(qū)（1頭、33扇區(qū)）開始。

FAT32，DBR占用一個(gè)扇區(qū)，之后還留有31個(gè)保留扇區(qū)。文件分配表區(qū)跟在DBR及保留扇區(qū)后，F(xiàn)AT1的地址偏移量為0E~0FH，F(xiàn)AT2跟在FAT1之后，其地址可以用FAT1的所在扇區(qū)號(hào)加上每個(gè)FAT所占的扇區(qū)數(shù)獲得。保留區(qū)中還包括DBR的備份扇區(qū)，F(xiàn)SINFO（記錄文件系統(tǒng)中空閑簇?cái)?shù)量以及下一個(gè)可用簇號(hào)燈信息）扇區(qū)，保留區(qū)后面為FAT區(qū)（2個(gè)）

2、定位FAT位置：

從MBR的分區(qū)表中得知分區(qū)的起始扇區(qū)，偏移到此扇區(qū)。

從DBR的BPB中得知：每簇的扇區(qū)數(shù)（0X0D位置處），保留扇區(qū)數(shù)（偏移0XE~F），F(xiàn)AT表個(gè)數(shù)（偏移0X10），F(xiàn)AT的扇區(qū)數(shù)(0X24~27)，起始簇號(hào)（從DBR的偏移0X2C~2F）。

FAT1=分區(qū)起始扇區(qū)+DBR保留扇區(qū)，F(xiàn)AT2=分區(qū)起始扇區(qū)+DBR保留扇區(qū)+FAT1。

根目錄=數(shù)據(jù)區(qū)的起始扇區(qū)+（簇大小*2）

根目錄=分區(qū)起始扇區(qū)+DBR保留扇區(qū)+（FAT表*2）+（簇大小*2）

相對(duì)地址

FAT1表偏移 = 保留扇區(qū)數(shù)

FAT2表的偏移 = FAT1+FAT表的大小 = 保留扇區(qū)數(shù) + FAT表扇區(qū)數(shù)

根目錄起始扇區(qū) = 保留扇區(qū)數(shù) + 隱藏扇區(qū)數(shù)+ FAT的扇區(qū)數(shù) × FAT表個(gè)數(shù) + (起始簇號(hào)-2) x 每簇的扇區(qū)數(shù)

數(shù)據(jù)簇的起始位置=保留區(qū)扇區(qū)數(shù)+ FAT扇區(qū)數(shù)* FAT表數(shù)+（簇號(hào)-2）*每簇扇區(qū)數(shù)】。

絕對(duì)地址

DBR起始扇區(qū)=隱藏扇區(qū)

FAT1起始扇區(qū)=保留扇區(qū)+隱藏扇區(qū)

根目錄起始扇區(qū)=隱含扇區(qū)+保留扇區(qū)+FAT*2+(文件起始簇-2)×每簇扇區(qū)數(shù)

設(shè)總扇區(qū)為N

則FAT16，數(shù)據(jù)區(qū)扇區(qū)=N-FAT大小*2-FDT（32個(gè)扇區(qū)）-保留扇區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)的簇=FAT扇區(qū)總數(shù)*512/2，每簇扇區(qū)數(shù)=數(shù)據(jù)區(qū)扇區(qū)/數(shù)據(jù)區(qū)的簇。假設(shè)保留扇區(qū)為1

FAT32，數(shù)據(jù)區(qū)扇區(qū)=N-FAT大小*2-保留扇區(qū)；數(shù)據(jù)的簇=FAT扇區(qū)總數(shù)*512/4。假設(shè)保留扇區(qū)為32

3、MBR

MBR（Main Boot Record 主引導(dǎo)記錄區(qū)）位于硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)。在512字節(jié)的主引導(dǎo)扇區(qū)中，MBR占用了446個(gè)字節(jié)（00-1BD），64個(gè)字節(jié) DPT（Disk Partition Table硬盤分區(qū)表），以“55AA”結(jié)束

分區(qū)表由4項(xiàng)組成，每項(xiàng)16個(gè)字節(jié)，共4×16 = 64字節(jié)。每項(xiàng)描述一個(gè)分區(qū)的基本信息。

例如：(80) (01 01 00) (07) (FE FF FF) (3F 00 00 00) (82 C1 3B 3A)

存貯字節(jié)位內(nèi)容及含義

第1字節(jié) 引導(dǎo)標(biāo)志。若值為80H表示活動(dòng)分區(qū)，若值為00H表示非活動(dòng)分區(qū)。

第2-4字節(jié) 本分區(qū)的起始磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)、柱面號(hào)。其中：磁頭號(hào)——第2字節(jié)；扇區(qū)號(hào)——第3字節(jié)的低6位；柱面號(hào)——為第3字節(jié)高2位+第4字節(jié)8位。

第5字節(jié) 分區(qū)類型符。0H——該分區(qū)未用；06H——FAT16分區(qū)；0BH——FAT32分區(qū)；05H——擴(kuò)展分區(qū)；07H——NTFS分區(qū)；0FH——擴(kuò)展分區(qū)（LBA模式）。

第6-8字節(jié) 本分區(qū)的結(jié)束磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)、柱面號(hào)。其中：磁頭號(hào)——第6字節(jié)；扇區(qū)號(hào)——第7字節(jié)的低6位；柱面號(hào)——第7字節(jié)的高2位+第8字節(jié)。

第9-12字節(jié) 邏輯起始扇區(qū)號(hào) ，本分區(qū)之前已用了的扇區(qū)數(shù)。

第13-16字節(jié) 本分區(qū)的總扇區(qū)數(shù)。

分區(qū)表上有四項(xiàng)，每一項(xiàng)表示一個(gè)分區(qū)，所以一個(gè)分區(qū)表最多只能表示4個(gè)分區(qū)。擴(kuò)展分區(qū)最多只能有一個(gè)，所以硬盤最多可以有四個(gè)主分區(qū)，或者三個(gè)主分區(qū)一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)。

0X1C6~1C9 第一個(gè)分區(qū)的起始扇區(qū)

4、DBR

DBR(DOS boot record) ，位于每個(gè)分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)。

FAT32中的DBR多了一個(gè)副本，而且從偏移量0BH開始的BPB參數(shù)及一些相關(guān)地址的表示方法也有區(qū)別。

DBR由5部分組成，分別為跳轉(zhuǎn)指令（EB5890），OEM代號(hào)（3-A，8個(gè)字節(jié)），BPB，引導(dǎo)程序（5A-1FD，420個(gè)）和結(jié)束標(biāo)志（55AA）。合計(jì)=3+8+79+420+2=512

跳轉(zhuǎn)指令（0-2）：本身占3字節(jié)，它將程序執(zhí)行流程跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序處。

OEM代號(hào)（3-A）：占8字節(jié)，其內(nèi)容由創(chuàng)建該文件系統(tǒng)的OEM廠商具體安排。

BPB（0B-59）：FAT32的BPB從DBR的第12個(gè)字節(jié)開始，占用79字節(jié)。BPB（13、19、21字節(jié)），擴(kuò)展BPB（32或51，F(xiàn)AT32為60或70字節(jié)）

FAT32（5A-1FD）：DBR引導(dǎo)程序占用420字節(jié)

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，1FE-1FF

表6-15 FAT16和FAT32文件系統(tǒng)的DBR中相關(guān)地址參數(shù)分配表

偏移量 FAT16 FAT32

0B--0CH 每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)

0DH 每簇的扇區(qū)數(shù)

0E--0FH 保留扇區(qū)數(shù)。至少為1，F(xiàn)AT32通常為32

10H FAT個(gè)數(shù)

11--12H 根目錄登記項(xiàng)個(gè)數(shù)。FAT32為0

13--14H 磁盤總扇區(qū)數(shù)，小于32MB

20--23H 邏輯盤總扇區(qū)數(shù)，大于32MB

15H 磁介質(zhì)類型說(shuō)明符，例如F8

16--17H 每個(gè)FAT表的扇區(qū)數(shù)

18--19H 每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)

1A--1BH 磁頭的個(gè)數(shù)

1C--1FH 當(dāng)前分區(qū)前隱含扇區(qū)數(shù)，LBR=0到DBR的扇區(qū)數(shù)

27--2AH FAT16格式磁盤系列號(hào)

2B--35H FAT16卷標(biāo)名

36--3AH FAT16磁盤格式標(biāo)志

FAT32

24-27H 每個(gè)FAT表的扇區(qū)數(shù)

2C-2F 根目錄開始簇，例如2

30-31 邏輯扇區(qū)FS Information扇區(qū)號(hào)，典型值為1

32-33 第一個(gè)DBR復(fù)制位置，典型值為6

43--46H FAT32格式磁盤系列號(hào)

47--51H FAT32卷標(biāo)名

52--56H FAT32磁盤格式標(biāo)志

5、FS扇區(qū)

0-3 標(biāo)識(shí)符，5252 6141

4 480位保留

1E4-1E7 標(biāo)識(shí)符，7272 4161

1FC-1FF 標(biāo)識(shí)符，00 55AA

6、FAT表

FAT16/32保存了兩個(gè)FAT文件分配表。

FAT16簇號(hào)用16位二進(jìn)制數(shù)表示，從02到FFEFH（65519）可用簇號(hào)，F(xiàn)FF8-FFFF為結(jié)束簇。最大文件65517

FAT32簇號(hào)用32位二進(jìn)制數(shù)表示，從02到0FFFFFEFH（268435439）可用簇號(hào)。未被分配的簇——零，文件的最后一簇為0FFFFFF8H。FAT的0和1號(hào)表項(xiàng)中寫入特定值（0x0FFFFFFF）。文件系統(tǒng)根目錄會(huì)被創(chuàng)建，并為根目錄分配一個(gè)簇的空間（2號(hào)簇），并在2號(hào)簇對(duì)應(yīng)的FAT表項(xiàng)中寫入結(jié)束標(biāo)記。

7、FDT表及目錄項(xiàng)

FAT16的根目錄區(qū)的FDT作為系統(tǒng)區(qū)的一部分，是從FAT表區(qū)之后緊接著的32個(gè)扇區(qū)，最多保存512個(gè)目錄項(xiàng)。

FAT32的根FDT不再是固定的大小，但一個(gè)目錄項(xiàng)仍然占32個(gè)字節(jié)，可以是文件目錄項(xiàng)、子目錄項(xiàng)、卷標(biāo)項(xiàng)（僅根目錄有）、已刪除目錄項(xiàng)、長(zhǎng)文件名目錄項(xiàng)等。

32字節(jié)的定義如下

字節(jié)位置FAT16 FAT32

0--7字節(jié) 表示文件名

8--10字節(jié) 表示文件的擴(kuò)展名

11字節(jié) 文件的屬性

12--13字節(jié) 保留未用僅長(zhǎng)文件名目錄項(xiàng)用，存儲(chǔ)其對(duì)應(yīng)的短文件名目錄字節(jié)校驗(yàn)和等

14--15字節(jié) 文件建立時(shí)間

16--17字節(jié) 文件建立日期

18--19字節(jié) 文件最新訪問(wèn)日期