FAT32的长文件名处理

FAT32的长文件名处理

名词解释：Long File Names (LFNs) 

1. Directory Entry

文件系统的文件名信息主要是在目录项中进行记录的，一个目录项(Directory Entry)单元由32字节组成，各字节的示意如图1。这是一个标准的目录项的全部内容。

图1

可见此处一个目录项中可以存放的文件名只有8个字节，那么当大于8个字节长度的文件名该如何存储？

2. Additional Entries

以一个简单粗暴的方式开始吧: 格式化U盘->在根目录下新建文件"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz.txt",此时我们查看FAT的目录项内容可以发现:

图2

• 首先，长文件名的文件名信息也是在FAT目录项中存储，但是一个32字节的标准的目录项无法存储大于8字节长度的文件名，此时FAT则会为该长文件名附加多个单元项，与标准的目录项中各字节的表示有差别，但是长度依然还是32字节。
• 其次，与短文件名一样，长文件名依然会占用一个Directory Entry来存储图1中的文件信息，不同的是，在8个字节的FileName项，Byte[0，5]6个字节中填充长文件名的前6字节，Byte[6]填充字符“~”，Byte[7]从“1”开始，按当前文件夹中文件名重名需要选取从“1”递增的数字,可见是为了防止文件重名。
• 另外，文件名在目录项的记录中，offset=0x0C 的字节是用于指示文件名和扩展名的大小写，当长文件名时，该字节被置为“0x00”，此时可见与大写文件名和大写扩展名的表示没有什么区别了，那么FAT是怎么区分这样两个文件的？

长文件名在目录中除了用一个标准目录项记录信息外，还增加了若干个信息项，就叫做"Additional Entries"吧，参考自维基百科。

3.长文件名的重命名

再通过以下实验，看windows是怎么处理FAT的，然后就可以一步步验证并找出长文件名在FAT中怎么存在的。

鉴于长文件名在FileName项中的存储机制，我们新建文件名时：用大写字母创建，则可有大小写区分；以‘~1’结尾，则可看到长短文件名的冲突；只创建空文件，因为只需要查看目录项，不需要文件内容：

目前我们需要创建的是“ABCDEF~1.TXT”,为了和"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz.txt",在目录项中重名。看FAT是如何处理的:

图3

只是添加了一个短文件名，目录项的变化却比正常情况下大多了。以上我分成了3个部分：

• 第一部分都是0xE5开头的，那么它们是已被删除项；
• 第二部分可以对比图2，可以看到差别：目录项中的文件名被重新命名为"ABCDEF~2.TXT"；
• 第三部分才是刚才新建的“ABCDEF~1.TXT”的文件目录项信息；

为什么不是被命名为“xxxx~2”而是以前的文件名被改？怎么理解FAT的以上行为呢?

• 首先从文件创建时间可以肯定以上分析没有错；
• 其次，短文件名的目录项中FileName项完全反应真实文件名(暂时排除大小写问题)；
• 最后，图2中的红色框即长文件名的目录项，与图3最下方比较，只有创建时间不同。如果是你，总也不会通过时间戳去区别这两个文件吧，那么FAT当然也不会。所以它将原来的长文件名在目录项中重命名，就出现了第一部分中的被删除项以及第二部分中的新建项。那么还多出来了第一部分中的最后两项，从文件类型来看是个临时产物，但具体是怎么产出来的，它不重要。

其实我一直有一个问题，为什么FAT要将临时文件，或重命名后无用的以前的旧文件名的目录项一直保留着？不是很浪费空间吗，这些中间产物完全可以不用留。我不熟悉windows OS，所以暂时不深究，但这不妨碍我的做法，我只在FAT的目录项中写最终结果，没有中间临时文件，且目前为止没有问题。

那么问题又来了:

仅看图3，"ABCDEF~1.TXT"和"ABCDEF~2.TXT"只是差别只有一个字节的文件名而已，为什么其中一个就是长文件名。

其实，图3和图2的信息量很大，继续看图说话，图3 Part2中的Additional Entries：

4.长短文件名的区分

在"ABCDEF~2.TXT"的目录项信息之上，还有三组附加信息项，很有规律：

• 每个附加项的文件类型为0x0F；
• 最低层的附加项第一个字节从0x01开始；
• 每往上多一层附加项，该项第一字节基于下一层的数字递增；
• 直到最上一层，第一字节在递增的基础上再加0x40；

目录项中没有关于附加项总数的信息，貌似只能硬着头皮往上一层找是否第一字节为0x01，再往上找一项，第一字节是否递增，或者是否结束来判断并获取当前文件完整的文件名。

那么会不会恰好发生下面这么一件事儿？

4.1. 新建一个文件，文件名为"C. t x t.TXT"或者"C.txt"且把文件类型设置为0x0F，达到目录项中显示以下内容的效果？

答，不能，首先' '空格的ASCII码不是0x00而是0x20, 其次该文件后缀为.TXT, 那么它的文件类型不会为0x000000, 最后, 也是最重要的, 文件名中包含字符'.'则已被认作长文件名处理；显然"C.txt"更无力产生以上效果

4.2. 新建一个文件，，达到目录项中显示以下内容的效果？

答，用英文，即单字节字符，没有可以显示的ASCII为0x01的字符。用双字节字符，先不不论"bcde"四个字符，找出对应0x0161的字符"š.TXT"新建文件你就会发现这也行不通。因为所有双字节字符在FAT中都被当做长文件名处理。

所以，不会再有那么多“那么”了。图2就是一个完整的不会有任何冲突和异议的长文件名在FAT中的表示。

至于要怎么把你的长文件名写入FAT表目录项以及从FAT表目录项中识别出长文件名，我就不乱戳戳点点了。