FAT32磁盤結(jié)構(gòu)

主啟動(dòng)區(qū) 文件 分配表 #1 文件 分配表 #2 根目錄 其他所有資料...剩下磁盤空間

一個(gè)FAT文件系統(tǒng)包括四個(gè)不同的部分。

位于最開(kāi)始的位置。第一個(gè)保留扇區(qū)是引導(dǎo)區(qū)(分區(qū)啟動(dòng)記錄)。它包括一個(gè)稱為基本輸入輸出參數(shù)塊的區(qū)域(包括一些基本的文件系統(tǒng)信息尤其是它的類型和其它指向其它扇區(qū)的指針)，通常包括操作系統(tǒng)的啟動(dòng)調(diào)用代碼。保留扇區(qū)的總數(shù)記錄在引導(dǎo)扇區(qū)中的一個(gè)參數(shù)中。引導(dǎo)扇區(qū)中的重要信息可以被DOS和OS/2中稱為驅(qū)動(dòng)器參數(shù)塊的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)訪問(wèn)。

它包含有兩份文件分配表，這是出于系統(tǒng)冗余考慮，盡管它很少使用，即使是磁盤修復(fù)工具也很少使用它。它是分區(qū)信息的映射表，指示簇是如何存儲(chǔ)的。

它是在根目錄中存儲(chǔ)文件和目錄信息的目錄表。在FAT32下它可以存在分區(qū)中的任何位置，但是在早期的版本中它永遠(yuǎn)緊隨FAT區(qū)域之后。

這是實(shí)際的文件和目錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域，它占據(jù)了分區(qū)的絕大部分。通過(guò)簡(jiǎn)單地在FAT中添加文件鏈接的個(gè)數(shù)可以任意增加文件大小和子目錄個(gè)數(shù)(只要有空簇存在)。然而需要注意的是每個(gè)簇只能被一個(gè)文件占有，這樣的話如果在32KB大小的簇中有一個(gè)1KB大小的文件，那么31KB的空間就浪費(fèi)掉了。

但FAT有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn):當(dāng)文件刪除后寫入新資料，F(xiàn)AT不會(huì)將檔案整理成完整片段再寫入，長(zhǎng)期使用后會(huì)使檔案資料變得逐漸分散，而減慢了讀寫速度。硬盤碎片整理是一種解決方法，但必須經(jīng)常整理來(lái)保持FAT文件系統(tǒng)的效率。還有就是FAT32分區(qū)因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷,無(wú)法支持超過(guò)4GB的單個(gè)文件.

windows 2000和windows XP能夠讀寫任何大小的FAT32文件系統(tǒng)，但是這些平臺(tái)上的格式化程序只能創(chuàng)建最大32GB的FAT32文件系統(tǒng)。

在dos系統(tǒng)下可直接訪問(wèn)fat32分區(qū)，而ntfs分區(qū)則不能在dos下直接訪問(wèn)。

分區(qū)標(biāo)識(shí): 0x0B, 0x0C(MBR)EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7(GPT)

最大單文件大小: 4 GB (Fat16分區(qū)是2 GB )

最大文件數(shù)量: 268,435,437

最長(zhǎng)檔名限制: 8.3 或者 長(zhǎng)文件名255個(gè)字符

最大卷大小: 8 TB (在windows 2000和windows XP環(huán)境下格式化程序只能創(chuàng)建最大32GBFAT32文件系統(tǒng)，不過(guò)可以用如PQ等分區(qū)軟件分出大于32GB的FAT32分區(qū)，大于32GB的FAT32分區(qū)在WIN2000/XP下使用完全正常)

記錄日期: 創(chuàng)建、修改、訪問(wèn)

日期范圍: 1980年1月1日至2107年12月31日

屬性: 只讀，隱藏，系統(tǒng)，卷標(biāo)，子目錄，檔案

透明加密:不支持

透明壓縮:不支持

訪問(wèn)許可:無(wú)限制

格式如下

偏移(字節(jié)) 長(zhǎng)度(字節(jié)) 說(shuō)明

0x00 3 跳轉(zhuǎn)指令(跳過(guò)開(kāi)頭一段區(qū)域)

0x03 8 OEM名稱(空格補(bǔ)齊)。 MS-DOS檢查這個(gè)區(qū)域以確定使用啟動(dòng)記錄中的哪一部分?jǐn)?shù)據(jù)。常見(jiàn)值是IBM 3.3(在"IBM"和"3.3"之間有兩個(gè)空格)和MSDOS5.0.

0x0b 2 每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)。基本輸入輸出系統(tǒng)參數(shù)塊從這里開(kāi)始。

0x0d 1 每簇扇區(qū)數(shù)

0x0e 2 保留扇區(qū)數(shù)(包括啟動(dòng)扇區(qū))

0x10 1 文件分配表數(shù)目

0x11 2 最大根目錄條目個(gè)數(shù)

0x13 2 總扇區(qū)數(shù)(如果是0，就使用偏移0x20處的4字節(jié)值)

0x15 1 介質(zhì)描述 0xF8 單面、每面80磁道、每磁道9扇區(qū)

0xF9 雙面、每面80磁道、每磁道9扇區(qū)

0xFA 單面、每面80磁道、每磁道8扇區(qū)

0xFB 雙面、每面80磁道、每磁道8扇區(qū)

0xFC 單面、每面40磁道、每磁道9扇區(qū)

0xFD 雙面、每面40磁道、每磁道9扇區(qū)

0xFE 單面、每面40磁道、每磁道8扇區(qū)

0xFF 雙面、每面40磁道、每磁道8扇區(qū)

同樣的介質(zhì)描述必須在重復(fù)復(fù)制到每份FAT的第一個(gè)字節(jié)。有些操作系統(tǒng)(MSX-DOS 1.0版)全部忽略啟動(dòng)扇區(qū)參數(shù)，而僅僅使用FAT的第一個(gè)字節(jié)的介質(zhì)描述確定文件系統(tǒng)參數(shù)。

0x16 2 每個(gè)文件分配表的扇區(qū)(FAT16)

0x18 2 每磁道的扇區(qū)

0x1a 2 磁頭數(shù)

0x1c 4 隱藏扇區(qū)

0x20 4 總扇區(qū)數(shù)(如果超過(guò)65535，參見(jiàn)偏移0x13)

0x24 4 每個(gè)文件分配表的扇區(qū)(FAT32)。擴(kuò)展基本輸入輸出系統(tǒng)參數(shù)塊從這里開(kāi)始。

0x24 1 物理驅(qū)動(dòng)器個(gè)數(shù)(FAT16)

0x25 1 當(dāng)前磁頭(FAT16)

0x26 1 簽名(FAT16)

0x27 4 ID (FAT16)

0x28 2 Flags (FAT32)

0x2a 2 版本號(hào) (FAT32)

0x2c 4 根目錄啟始簇 (FAT32)

0x2b 11 卷標(biāo)(非FAT32)

0x30 2 FSInfo 扇區(qū) (FAT32)

0x32 2 啟動(dòng)扇區(qū)備份 (FAT32)

0x34 2 保留未使用 (FAT32)

0x36 8 FAT文件系統(tǒng)類型(如FAT、FAT12、FAT16)

0x3e 2 操作系統(tǒng)自引導(dǎo)代碼

0x40 1 BIOS設(shè)備代號(hào) (FAT32)

0x41 1 未使用 (FAT32)

0x42 1 標(biāo)記 (FAT32)

0x43 4 卷序號(hào) (FAT32)

0x47 11 卷標(biāo)(FAT32)

0x52 8 FAT文件系統(tǒng)類型(FAT32)

0x1FE 2 扇區(qū)結(jié)束符(0x55 0xAA)

這里描述的啟動(dòng)扇區(qū)能在如OS/2 1.3的啟動(dòng)盤上看到。早期的版本使用一個(gè)較短的基本輸入輸出系統(tǒng)參數(shù)塊，它們的啟動(dòng)代碼在前面開(kāi)始(如OS/2 1.1中是偏移0x2b)。

一個(gè)分區(qū)分成同等大小的簇，也就是連續(xù)空間的小塊。簇的大小隨著FAT文件系統(tǒng)的類型以及分區(qū)大小而不同，典型的簇大小介于2KB到32KB之間。每個(gè)文件根據(jù)它的大小可能占有一個(gè)或者多個(gè)簇;這樣，一個(gè)文件就由這些(稱為單鏈表)簇鏈所表示。然而，這些鏈并不一定一個(gè)接著一個(gè)在磁盤上存儲(chǔ)，它們經(jīng)常是在整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域零散的儲(chǔ)存。

文件分配表(FAT)是映射到分區(qū)每個(gè)簇的條目列表。每個(gè)條目記錄下面五種信息中的一種。

●鏈中下一個(gè)簇的地址

●一個(gè)特殊的文件結(jié)束符(EOF)符號(hào)指示鏈的結(jié)束

●一個(gè)特殊的符號(hào)標(biāo)示壞簇

●一個(gè)特殊的符號(hào)標(biāo)示保留簇

●0來(lái)表示空閑簇

FAT32條目值:

FAT32 描述

0x?0000000 空閑簇

0x?0000001 保留簇

0x?0000002 - 0x?FFFFFEF 被占用的簇;指向下一個(gè)簇

0x?FFFFFF0 - 0x?FFFFFF6 保留值

0x?FFFFFF7 壞簇

0x?FFFFFF8 - 0x?FFFFFFF 文件最后一個(gè)簇

注意FAT32只使用32位中的28位。高4位通常是0但它們是保留位，不要更改它們。在上面的表中它們用問(wèn)號(hào)表示。

目錄表是一個(gè)表示目錄的特殊類型文件(現(xiàn)今通常稱為文件夾)。它里面保存的每個(gè)文件或目錄使用表中的32位條目表示。每個(gè)條目記錄名字、擴(kuò)展名、屬性(檔案、目錄、隱藏、只讀、系統(tǒng)和卷)、創(chuàng)建的日期和時(shí)間、文件/目錄數(shù)據(jù)第一個(gè)簇的地址，最后是文件/目錄的大小。

除了FAT12和FAT16文件系統(tǒng)中的根目錄表占據(jù)特殊的根目錄區(qū)域位置之外，所有其它的目錄表都存在數(shù)據(jù)區(qū)域。

合法的DOS文件名包括下面一些字符:

●大寫字母A-Z

●數(shù)字0-9

●空格(盡管結(jié)尾的空格被作為填充而不是文件名的一部分)

●! # $ amp;amp; ( ) - @ ^ _ ` { } ~ '

●數(shù)值 128-255

●DOS文件名位于OEM字符集。

長(zhǎng)文件名(LFN)使用一個(gè)技巧存儲(chǔ)在FAT文件系統(tǒng)上--在目錄表中添加假的條目。這些條目使用一個(gè)普通文件無(wú)法使用的卷標(biāo)屬性標(biāo)識(shí)，普通文件無(wú)法使用是由于它們被大多數(shù)舊的MS-DOS程序忽略。很顯然，一個(gè)只包含卷標(biāo)的目錄被當(dāng)作空卷，這樣就允許刪除;使用長(zhǎng)文件名創(chuàng)建的文件在從普通的DOS刪除就會(huì)發(fā)生這樣的情形。

校驗(yàn)和也允許檢驗(yàn)長(zhǎng)文件名是否與8.3文件名匹配;當(dāng)一個(gè)文件刪除之后使用DOS在同一個(gè)目錄位置重新創(chuàng)建之后就會(huì)出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象。校驗(yàn)和使用下面的算法計(jì)算。(注意pFcbName是指向如正常目錄條目中所顯示的文件名的指針，例如前八個(gè)字符是文件名，最后三個(gè)是擴(kuò)展名。點(diǎn)是隱含的。文件名中沒(méi)有使用的空間將使用空格(ASCII 0x20)補(bǔ)齊。例如，"Readme.txt"將記錄為"README TXT"。

與以前的 FAT 文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相比，F(xiàn)AT32 提供了以下增強(qiáng)功能:FAT32 支持最大為 2 TB 的驅(qū)動(dòng)器。

注意:Microsoft Windows 2000 僅能支持最大為 32 GB 的 FAT32 分區(qū)。

· FAT32 可以更高效地使用空間。FAT32 使用較小的簇(即，對(duì)于大小在 8 GB 以內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器，使用 4 KB 的簇)，這與大的 FAT 或 FAT16 驅(qū)動(dòng)器相比，可將磁盤空間的使用率提高10% 到 15%。

· FAT32 更穩(wěn)定可靠。FAT32 可以重新定位根文件夾，而且它使用文件分配表的備份副本，而不是使用默認(rèn)副本。此外，F(xiàn)AT32 驅(qū)動(dòng)器上的引導(dǎo)記錄也得到擴(kuò)展，包括了關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的備份副本。因此，與現(xiàn)有的 FAT16 驅(qū)動(dòng)器相比，F(xiàn)AT32 驅(qū)動(dòng)器不容易受單點(diǎn)故障的影響。

· FAT32 更靈活。FAT32 驅(qū)動(dòng)器上的根文件夾是普通的簇鏈，因此它可以位于驅(qū)動(dòng)器上的任何位置。以前對(duì)根文件夾數(shù)量的限制不復(fù)存在。此外，可以禁用文件分配表鏡像，這樣就可以讓文件分配表的副本而不是讓第一個(gè)文件分配表處于活動(dòng)狀態(tài)。這些功能允許您動(dòng)態(tài)重調(diào) FAT32 分區(qū)的大小。不過(guò)要注意，雖然 FAT32 的設(shè)計(jì)允許這一功能，但 Microsoft 將不在初始版本中實(shí)現(xiàn)此功能。

在FAT32下，一個(gè)目錄只能夠容納65536個(gè)文件。微軟的官方文檔沒(méi)有給出。