FAT32 文件系统详解

只看该作者 · 2018-3-31 23:52

FAT 文件系统概述
FAT（File Allocation Table，文件分配表）文件系统是 windows 操作系统所使用的一种文件系统，
它的发展过程经历了 FAT12、FAT16、FAT32 三个阶段。

只看该作者 · 2018-3-31 23:53

FAT 文件系统用“簇”作为数据单元。一个“簇”由一组连续的扇区组成，簇所含的扇区数必须是 2
的整数次幂。簇的最大值为 64 个扇区，即 32KB。所有簇从 2 开始进行编号，每个簇都有一个自己的地址
编号。用户文件和目录都存储在簇中。
FAT 文件系统的数据结构中有两个重要的结构：文件分配表和目录项：
&文件和文件夹内容储存在簇中，如果一个文件或文件夹需要多余一个簇的空间，则用 FAT 表来描述
如何找到另外的簇。FAT 结构用于指出文件的下一个簇，同时也说明了簇的分配状态。FAT12、FAT16、FAT32
这三种文件系统之间的主要区别在与 FAT 项的大小不同。
&FAT 文件系统的每一个文件和文件夹都被分配到一个目录项，目录项中记录着文件名、大小、文件内
容起始地址以及其他一些元数据。

只看该作者 · 2018-3-31 23:57

在 FAT 文件系统中，文件系统的数据记录在“引导扇区中（DBR）”中。引导扇区位于整个文件系统的
0 号扇区，是文件系统隐藏区域（也称为保留区）的一部分，我们称其为 DBR（DOS Boot Recorder——DOS
引导记录）扇区，DBR 中记录着文件系统的起始位置、大小、FAT 表个数及大小等相关信息。
在 FAT 文件系统中，同时使用“扇区地址”和“簇地址”两种地址管理方式。这是因为只有存储用户
数据的数据区使用簇进行管理（FAT12 和 FAT16 的根目录除外），所有簇都位于数据区。其他文件系统管理
数据区域是不以簇进行管理的，这部分区域使用扇区地址进行管理。文件系统的起始扇区为 0 号扇区。

只看该作者 · 2018-3-31 23:58

FAT文件系统的整体布局

说明：
【1】  保留区含有一个重要的数据结构——系统引导扇区（DBR）。FAT12、FAT16 的保留区通常只有
一个扇区，而 FAT32 的保留扇区要多一些，除 0 号扇区外，还有其他一些扇区，其中包括了
DBR 的备份扇区。
【2】  FAT 区由来年各个大小相等的 FAT 表组成——FAT1、FAT2，FAT2 紧跟在 FAT1 之后。
【3】  FAT12、FAT16 的根目录虽然也属于数据区，但是他们并不由簇进行管理。也就是说 FAT12、
FAT16 的根目录是没有簇号的，他们的 2 号簇从根目录之后开始。而 FAT32 的根目录通常位
于 2 号簇。
接下来的内容就是 FAT 文件系统的核心内容了！！！

只看该作者 · 2018-3-31 23:58

引导扇区
引导扇区是 FAT32 文件系统的第一个扇区，也称为 DBR 扇区。它包含这样一些文件系统的基本信息：
【1】  每扇区字节数
【2】  每簇扇区数
【3】  保留扇区数
【4】  FAT 表个数
【5】  文件系统大小（扇区数）
【6】  每个 FAT 表大小（扇区数）
【7】  根目录起始簇号
【8】  其他一些附加信息

只看该作者 · 2018-3-31 23:59

FAT 表概述
位于保留区后的是 FAT 区，有两个完全相同的 FAT（File Allocation Table，文件分配表）表组成，
FAT 文件系统的名字也是因此而来。
重要说明：
1. 对于文件系统来说，FAT 表有两个重要作用：描述簇的分配状态以及标明文件或目录的下一簇的
簇号。
2. 通常情况下，一个 FAT 把文件系统会有两个 FAT 表，但有时也允许只有一个 FAT 表，FAT 表的具
体个数记录在引导扇区的偏移 0x10 字节处。
3. 由于 FAT 区紧跟在文件系统保留区后，所以 FAT1 在文件系统中的位置可以通过引导记录中偏移
0x0E~0x0F 字节处的“保留扇区数”得到。
4. FAT2 紧跟在 FAT1 之后，它的位置可以通过 FAT1 的位置加上 FAT 表的大小扇区数计算出来。

只看该作者 · 2018-3-31 23:59

1. FAT32 中每个簇的簇地址，是有 32bit（4 个字节）记录在 FAT 表中。FAT 表中的所有字节位置以
4 字节为单位进行划分，并对所有划分后的位置由 0 进行地址编号。0 号地址与 1 号地址被系统
保留并存储特殊标志内容。从 2 号地址开始，每个地址对应于数据区的簇号，FAT 表中的地址编
号与数据区中的簇号相同。我们称 FAT 表中的这些地址为 FAT 表项，FAT 表项中记录的值称为 FAT
表项值。