FAT32格式理解

1 硬盘结构

由上面可知，主引导记录MBR中的分区表有4个分区项目，每个分区项可以放一个主分区，也就是表中的基本分区，或者放一个基本分区。所以系统最多有四个主分区，但是如果我们想要更多的分区的话，我们可以放扩展分区，一个扩展分区可以扩展无限个逻辑分区。上图有三个主分区，一个扩展分区，扩展分区扩展为2个逻辑分区。
扩展分区是如何扩展的呢，其实，每个逻辑分区的头部都有一个字段指向下一个逻辑分区，但最后一个时，就不指向了。

2 MBR

主引导记录共有512字节，占用一个扇区，前面446字节为启动代码，后面64字节，每个16字节指向一个分区。MBR最后两个字节固定为“55aa”。这是是否为有效MBR的判断。

3 FAT32文件系统

FAT32文件系统主要包括三个部分：DBR(dos boot record),FAT表区，数据区。

3.1 DBR区

即DOS引导记录，大小为512个字节。它一定是位于文件系统的最开始，存放启动代码。

3.2 FAT表区

FAT区内存放的是FAT表，对于FAT文件系统来说FAT表至关重要，因此在FAT表1后面还有一份FAT表2，二者的内容完全一样，FAT2作为备份，当FAT1出现错误或损坏时对其进行恢复。
FAT表其实就是一张表，它的每一项大小为4个字节，按照顺序，从第二项开始分别对应着数据区里的每一个簇（第0项和第1项保留给系统使用）。FAT表内项里的内容表示下一个数据存放的簇号，如果已经是最后一簇了则项里的内容为0XFFFFFFFF。
FAT表里的每一项的作用：表明相应的簇被占领；指向下一个簇。
项里面的数据表示意义如图：

3.3 数据区

数据区分为两个部分：根目录区和实际数据区。

3.3.1 根目录区：

根目录区，一般位于数据区的最开始位置，里面存放着根目录下的文件或者文件夹的信息。
根目录区里每一项为32byte,如下：

//fat32短目录项结构
struct
{
    uchar        file_name[8];    //文件名，不足用空格（0x20）填充
    uchar        ext_name[3];    //扩展名(后缀名)，不足用空格（0x20）填充
    uchar        attribute;    //属性:0:读写；1只读；10隐藏；100系统；1000卷标；10000子目录；100000归档,0x0f表示是长目录结构;(除0xf外其他为二进制值)
    uchar        reserved;    //系统保留
    uchar        milli_time;    //创建时间的10毫秒位
    FDT_TIME    create_time;    //文件创建时间
    FDT_DATE    create_date;    //文件创建日期
    FDT_DATE    last_visit_date;    //文件最后访问日期
    ushort        high_clus;    //文件起始簇号的高16位
    FDT_TIME    change_time;    //文件的最近修改时间
    FDT_DATE    change_date;    //文件的最近修改日期
    ushort        low_clus;    //文件起始簇号的低16位
    uint        file_length;    //文件的长度
}SHORT_FDT32;

3.3.2 实际数据区

实际数据区与FAT表区的一一对应，FAT表区的0，1项用作它用，所以FAT表区从2开始。也就是FAT表区的第2项，对应着实际数据区的第一个簇，即0-4k位置，FAT表区的第3项，对应着实际数据区从4k-8k位置，依次类推。

4 FAT32文件系统大致实现

例如，现在根目录下存放着两个文件1.txt和2.txt。根目录分区就会有两个记录，每个为32byte。假设1.txt文件有20k大小，系统一个簇为4k,所以1.txt要占5个簇，即再FAT1表中占5个项。

假设现在应用程序要打开读取1.txt文件，我们现在根目录区中找到1.txt那一项，找到1.txt的对应项之后，我们可以看到两个字段字段high_clus，low_clus，将这两个簇组合起来后，我们就可以得到1.txt的起始簇，假设得到1.txt的起始簇是4，那么接下来，我们就到FAT1表区中找到第4个项，然后我们查看该项，发现它是指向第8项的，第8又指向7，依次类推，所以1.txt所在的地址为
4->8 ->7 ->6->10
总共5个簇，共20k,假如第一簇的地址在磁盘10000处，那么，文件1.txt在
10000+4*4k –> 10000+8*4k –> 10000+7*4k 。。。。。
假如根目录区中除了放1.txt,2.txt两个文件外，还放了home这个文件夹时，找法还是和1.txt文件一样，不过根目录区中相应的32byte项的attribute 字段应当填子目录，表明这个是文件夹。然后所找到的簇所对应的实际数据区中的数据不是和1.txt一样放文件内容，而是放着和根目录区一样的目录项（每项32字节大小）