FAT32文件系统之结构初探（一）

FAT32文件系统总结

FAT32能够支持大于32M小于32G的分区。虽然第三方的格式化程序可以把超过32G的分区格式化为FAT32，会是微软的系统不允许将大于32G的分区格式化为FAT32文件系统。

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及保留扇区：DOS Boot Record，含义是DOS结构引导记录，也称为操作系统引导记录，在ＤＢＲ之后往往有一些保留扇区存在

FAT1： File AllocationTable，含义是文件分配表。FAT32一般有两份FAT表，

FAT2：FAT32的第二份分配表，也就是FAT1的备份，称为备份FAT。

DATA：数据区，是FAT32文件系统的主要区域，其中也包含目录区。

FAT32文件系统的DBR分析

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，占用79个字节，记录了有关该文件系统的重要信息，其中各个参数的含义见下表

 

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

根目录首簇号

0X30

2

文件系统信息扇区号

0X32

2

DBR备份扇区号

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

卷序死列号

0X47

11

卷标

0X52

8

文件系统类型

 

 

下面对这些参数做详细的分析

（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。

（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。

（1）      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。

               

字节偏移

字段长度（字节）

字段名与定义

0x00

4

扩展引导标签52 52 61 41“RRaA”

0X04

480

未用

0X1E4

4

文件系统签名72 72 41 61“rrAa”

0X1E8

4

空闲簇数

0X1EC

4

下一个空闲簇号

0X1F0

14

未用

0X1FE

2

结束标志“55 AA”

 

（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

 

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