FAT32文件系统研究1-FAT文件系统结构

在FAT32之前还有FAT12,FAT16等文件系统，他们都是位数不一样，但是已经很少用了，所以这里写的都是FAT32系统。

1.FAT32优缺点

优点：
1.简单
2.读取快速（这里的快速是有条件的，指文件数量不多，磁盘不大的情况下。）

缺点：
⒈太浪费磁盘空间
⒉磁盘利用效率低
⒊文件存储受限制
⒋不支持长文件名，只能支持8个字符。
⒌安全性较差

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2.文件系统结构

FAT32文件系统由DBR及保留扇区，FAT1，FAT2，DATA区四个部分组成，结构如图
DBR：DOS Boot Record，含义是DOS结构引导记录，也称为操作系统引导记录。
保留扇区：就是保留起来，不适用的扇区。
DATA：数据区，是FAT32文件系统的主要区域，其中也包含目录区。

3.FAT32文件系统的DBR分析

如下图所示

1：跳转指令
跳转指令本身占用2字节，它将程序执行流程跳转到引导程序处。例如，当前DBR中的“EB 58”，就是代表汇编语言中的“JMP 58”。需要注意该指令本身占用2个字节，计算跳转目标地址时该指令的下一个字节为基准，所以实际上执行的下一条指令应该位于 5A。紧接着跳转是一条空的指令NOP（90H）

2：OEM代号
占用8个字节，这个说明了微软不同的操作系统版本。修改这个值不影响文件系统的使用。

3：BPB（BIOSParameter Block，BIOS参数块）
BPB从DBR的第12个字节开始（也就是偏移11开始），占用79个字节，记录了有关该文件系统的重要信息，具体信息在下面详细展开

4：引导程序
Fat32的DBR引导程序占用420个字节，在98 之前的系统之下，这段代码负责完成DOS三个系统文件的装入； 2000之后的系统中，其负责完成将系统文件NTLDR装入。对于一个没有操作系统的分区来讲，这段代码是没有作用的。

5：结束标志
结束标记55 AA，这个也是一个重要的标记。

实例分析：

如下是我的U盘的数据截图，在分区的开头的数据，

如图EB 58 90.其中EB是跳转指令的特殊标记。58是跳转到的位置。就是代表汇编语言中的“JMP 58”，基地址为90

OEM代码长度为8字节，如下图，看右边的ASCII解析，为MSDOS5.0.

BPB详细参数

字节偏移	字段长度（字节）	字段名与定义
0X0B	2	每扇区字节数
0X0D	1	每簇扇区数
0X0E	2	DOS保留扇区数
0X10	1	FAT个数
0X11	2	未用
0X13	2	未用
0X15	1	介质描述符
0X16	2	未用
0X18	2	每磁道扇区数
0X1A	2	磁头数
0X1C	4	隐藏扇区数
0X20	4	该分区的扇区总数
0X24	4	每FAT扇区数
0X28	2	标记
0X2A	2	版本
0X2C	4	根目录首族号
0X30	2	文件系统信息扇区号
0X32	2	DBR备份扇区扇区号
0X34	12	保留
0X40	1	BIOS驱动器号
0X41	1	未用
0X42	1	扩展引导标记
0X43	4	卷序序列号
0X47	11	卷标
0X52	8	文件系统类型

（1）每扇区字节数
每扇区字节数记录每个逻辑扇区的大小，其常见的值为512，但是并不是固定的值。该值可以由程序定义，合法值包括512，1024，2048，4096。但是我看到这里的信息字段是00 02，为什么是2的？我这里不太明白，可能是程序中512字节对应的编号是2
（2）每簇扇区数
每簇扇区数记录着文件系统的簇大小，即由多少个扇区组成一个簇。
簇是FAT12，FAT16及FAT32文件系统下数据的最小存储单元，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，如1，2，4，8，16，32，64，128.
在Windows 2000以前族最大值为64扇区，之后最大值为128.
在FAT文件系统中，所有的族是从2开始编号，每个簇都有一个自己的地址编号，但是所有的族都位于数据区，在数据区之前没有族。
（3）DOS保留扇区数
DBR及保留扇区数是DBR到FAT1表之间的扇区数，或者说是FAT1的开始扇区号
对于FAT32文件系统来说，该值的范围是32扇区到38扇区之间。
（4）FAT个数,一般为2.
（5）未用
（6）未用
（7）介质描述符
介质描述符是描述磁盘介质的参数，根据磁盘性质的不同，取不同的值
（8）未用
（9）每磁道扇区数 一般其值为63.
（10）磁头数 其值一般为255.
（11）隐藏扇区数
是MBR到DBR之间的扇区数，对于扩展分区中逻辑驱动顺来说，是其EBR到DBR
（12）分区总扇区数
扇区总数是指分区的总扇区数，也就是FAT32分区的大小。
（13） 每FAT扇区数
略
（14）标志,FAT2是否可用，2为可用。
（15）版本 通常为0.
（16）根目录首簇号
.分区在格式化的时候，格式化程序会在数据区中指派一个簇作为FAT32的根目录的开始，并把该簇号记录在BPB中。通常都是把数据区中的第一人簇分配给根目录使用，也就是2号簇。
（17）文件系统信息扇区号
FAT32文件系统在DBR的保留扇区中安排了一个文件系统信息扇区，用以记录数据区中空闲簇的数量及下一个可用的空闲簇的簇号，该扇区一般在分区的1号扇区，也就是紧跟在DBR之后的一个扇区。
（18）DBR备份扇区号
FAT32文件系统在DBR的保留扇区中安排了一个DBR的备份，一般在6号扇区，也就是分区的第7个扇区，该备份扇区与原DBR扇区的内容完全一样，如果原DBR遭到破坏，可以用备份扇区号修复。
（19）未用
（20）BIOS驱动器号
这是BIOS的INT 13H所描述的设备号码，一般把硬盘定义为8xh.
（21）未用
（22）扩展引导标记
用来确认后面的三个参数是否有效，一般值为29H
（23）卷序列号
（24）卷标
不在这里进行记录，放到目录项中来管理
（25）文件系统类型
使用ASCII码记录当前分区的文件系统类型

引导程序截图