Hiyou1 2010.10

FAT文件系统分为三种类型：FAT12、FAT16、FAT32，FAT12和FAT16基本相同，FAT32与其稍有不同，所以下面在介绍中将主要以FAT16和FAT32为例，FAT12不同的地方会另外说明。

●簇

簇的大小是2^n个扇区（2^表示2的n次方），扇区通常为512字节(可以是2^nBytes)。有资料上说簇在大小要在32K之内，因为虽然有些版本的操作系统支持K的簇，但很多应用程序的安装程序无法在这样的文件系统上正常运行。

簇是文件存储在基本单位。哪怕文件只有一个字节它也要占一个簇。所以在可表示的总容量允许的情况下，我们尽量要将簇设得小一些，以此来减少浪费的空间。

FAT文件系统后面的数字即与簇相关，它表示簇号所占的bit位数。如FAT16表示一个簇号占16位，这样它可表示的最大簇数是2^16。由此我们可以由 簇数*字节/簇得到该分区的文件系统所支持的最大分区容量。

●结构

FAT16

保留区（Reserved Region），是分区内位于FAT区前的区域，至少有1个Sector。FAT16一般为1，FAT32一般为32。

操作系统引导记录DBR即位于保留区的第一个Sector(即为什么保留区至少有1个sector)。

●DBR

DBR（Dos Boot Record）是分区的第一个扇区，又称启动扇区，以0xAA55为结束标志。操作系统即以此标志判断DBR，进而读取磁盘参数和进行其它操作。

DBR中有两个重要结构：BPB（BIOS Parameter Block）和BS（Boot Sector），其成员分别以BPB_和BS_开头，描述了分区的各个信息如：

跳转指令、每扇区字节数、每簇扇区数、            

保留扇区数、FAT表数、FAT所占扇区数、          

根目录文件数、逻辑扇区总数、磁头数、隐藏扇区数、

每磁道扇区数、媒体描述符、文件系统标识……      

具体请参阅有关资料。                            

FS系统标识占8个字节，形如"FAT16   "，但MS操作系统并非依此判定FS类型，即使把此处的记号表示为其它甚至为宽，MS OS仍能根据其它判断OS类型，但你还是严格来写此区域，因为一些其它的OS据此判定FS。 

从偏移36开始，FAT16和FAT32的DBR开始有所区别。

     注意：文件系统的数据存储形式是小端方式（Little-endian）我们所写的0XAA55，在小端方式存储的机器上是低字节55在前。哈佛架构的计算机是小端方式存储的。我们在写入时只要指定所写数据的类型（决定了数据所占字节）即可。下面不再说明

●FAT区

FAT（File Allocation Table）文件分配表，是FAT文件系统的得名。FAT表一般为两个，第二个用于备份。

FAT表以链式存储的形式，记录了文件所在的簇号，OS即以根目录中存储的文件首簇号及FAT表中存储的簇号，实现对文件的读写。

下面以FAT16说明簇号所代表的含义：

FFF8 磁盘标识字  FFFF 第一簇已经被占用 0000 可用 0002-FFEF 已用簇

FFF0-FFF6  保留簇    FFF7 坏簇    FFF8-FFFF 文件的最后一簇       

FAT12和FAT32与此类似，只不过用12和32位表示，前面加上或减去F即可。这些标识一般由OS在存储文件时自动完成

FAT表的前两个簇号为标识信息，

FAT12为0XFFFFF8           占3个字节

FAT16为0xFFFFFFF8，       占4个字节

FAT32为FFFFFFFFFFFFFFF8，占8个字节

（最低字节与DBR偏移21处的磁盘介质描述符要保持一致，F8表示可移动盘，F0表示软盘）

●根目录区

Root Directory Region.存储了该分区文件所在的首簇号和文件的基本信息，如文件名、文件长度、文件属性等。每个文件信息占32字节。

FAT12和FAT16固定为32个sector。以每个sector为512字节计算，它们支持的最大目录项数是512。

FAT32没有此区域，它的根目录在文件和目录数据区，它将根目录等同于普通的文件，这样就没有了FAT12/16中512个目录项的，不够时增加簇链即可。

卷标在根目录区的前几个字节。

●长文件名

FAT12和FAT16文件名和后缀名共11Bytes，它支持长文件名，但这种支持是以目录项的减少为代价的，就是说如果文件使用的是长文件名，那么此分区所支持的最大文件数就会变少。

FAT32完全支持长文件名。这正是因为其目录项在文件和数据区而可以增加的缘故。

文件是长文件名时，系统会自动产生一个短文件名，用于其它较低版本的OS正确识别文件。

●文件和目录数据区

File And Directory Data Region 存储的是文件或目录的内容，文件在此区域不是连续存储的，而是由FAT表中的簇号确定的。

●文件的存取

文件的存取是操作系统完成的。

写文件时，OS在根目录区与入文件首簇号和基本信息，在FAT表中写入文件所占的簇号，在数据区写入文件的内容。

读文件时，操作系统首先从根目录区取得文件的首簇号x，再去FAT表的x簇号处取得文件的下一个簇号a，再到a号处读取下个簇号，直到读到的簇号为FFFFFFFF表示文件结束。这样就知道了整个文件所占的簇号，再到磁盘中簇号所代表的区域读取文件。

●我们要做的工作

那么我们在写一个文件系统时要做些什么呢？其实很简单

首先是根据容量，确定要写的合适文件系统。

再就是计算DBR、FAT表、跟目录所占扇区数并将这些扇区擦“0”，可以发命令实现，如果不知道命令我们也可以在这些直接写“0”。

然后写DBR，在FAT表中的前两个簇号所占的字节写相应文件系统及介质标志，在目录项写卷标。

●MBR

如果我们只是把磁盘作为存储介质，那么上面的工作已经够了。

如果磁盘有大于一个分区或作为启动盘等，我们还要写MBR（Main Boot Sector）。

MBR也占512字节，也是以0xAA55（55在前）作为结束标志。

结束标志前面的个字节用来表示磁盘分区，每个分区占16字节，描述了分区的大小，分区开始和结束位置，分区文件系统类型等信息。具体请参阅有关资料，这里不再做详细介绍。

最前面的448个字节保留。

MBR所在区域称为隐藏扇区（Hidden Sector），隐藏扇区是第一个分区的DBR之前的部分，MBR即隐藏扇区的第一个扇区。所以隐藏扇区的大小至少为1.下载本文