文件分配表FAT详细解释

文件分配表FAT(FileAllocationTable)文件分配表是用来表示磁盘文件的空间分配信息的,它不对引导区、文件目录表的信息进行表示，也不真正存储文件内容.文件占用磁盘空间时，基本单位不是字节而是簇。簇的大小与磁盘的规格有关，一般情况下，软盘每簇是1个扇区，硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关,为2的n次方,可能是4、8、16、32、64……由于FAT对于文件管理的重要性,所以FAT有一个备份,即在原FAT的后面再建一个同样的FAT。初形成的FAT中所有项都标明为未占用，但如果磁盘有局部损坏,那幺格式化程序会检测出损坏的簇，在相应的项中标为坏簇，以后存文件时就不会再使用这个簇了。FAT的项数与硬盘上的总簇数相当，每一项占用的字节数也要与总簇数相适应，因为其中需要存放簇号。FAT的格式有多种，最为常见和为读者所熟悉的是FAT16和FAT32，其中FAT16是指文件分配表使用16位数字，由于16位分配表最多能管理65536(即2的16次方)个簇，也就是所规定的一个硬盘分区。由于每个簇的存储空间最大只有32KB，所以在使用FAT16管理硬盘时，每个分区的最大存储容量只有（65536×32KB）即2048MB，也就是我们常说的2G。现在的硬盘容量是越来越大，由于FAT16对硬盘分区的容量限制，所以当硬盘容量超过2G之后，用户只能将硬盘划分成多个2G的分区后才能正常使用，为此微软公司从Windows95OSR2版本开始使用FAT32标准，即使用32位的文件分配表来管理硬盘文件，这样系统就能为文件分配多达4294967296（即2的32次方）个簇，所以在簇同样为32KB时每个分区容量最大可达65G以上。此外使用FAT32管理硬盘时，每个逻辑盘中的簇长度也比使用FAT16标准管理的同等容量逻辑盘小很多。由于文件存储在硬盘上占用的磁盘空间以簇为最小单位，所以某一文件即使只有几十个字节也必须占用整个簇，因此逻辑盘的簇单位容量越小越能合理利用存储空间。所以FAT32更适于大硬盘。文件占用磁盘空间时，基本单位不是字节而是簇。簇的大小与磁盘的规格有关,一般情况下,软盘每簇是1个扇区.硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关,其值见下表:分区大小：FAT16(扇区数/簇)FAT32(扇区数/簇)对于簇大小为16KB则1024*16=16384字节/簇=16384/512=32扇区/簇16MB-127MB41128MB-255MB81256MB-259MB161260MB-511MB168512MB-1023MB3281024MB-2047MB6482048MB-8GB不支持88GB-16GB不支持1616GB-32GB不支持3232GB以上不支持64FAT16及FAT32相關特定值意義如下:FAT161.DBR（DOS引导记录）第0扇区开始,使用一个扇区,没有保留扇区.2.FAT表长在DBR第16H处的2字节(表示占用扇区数),FAT1從第1扇區開始3.FAT簇每簇用16位二进制数表示FAT表中每簇地址占2Bytes4.可用簇号0002H-FFEFH(=FFEDH[65518]个簇)5.特定簇号0000H、0001H两簇号不使用,其对应DWORD位置:F8FFFF7F簇值意义不要把FAT表项内的数字误认为表示当前簇号,而应是该文件的下一个簇的簇号高字节在后低字节在前是存储方式,读出时应进行调整,如两字节12H34H,实际应为3412H值FFF0H用来表示坏簇值FFFFH表示文件结束簇特定值表示坏簇,其它值表示为文件占用的下一簇的簇号6.根目录区扇区大小,在DBR第11H的两字节(表示32字节的根目录个数)如值为0002,则0200H=512个,即512*32字节=16384字节,等于32个扇区7.扇区数量在DBR第13H处2字节文件分配表结构如1（H表示16进制）第0字节：11001000第2字节FFH第1字节FFH1111111111111111第4字节12H第3字节34H0001001000110100第5字节26H第4字节3CH0001011000111100‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥F8HFFH1111100011111111‥‥‥‥‥‥‥0000000000000000表项1表项2表项3表项3412共有65536个表项即2的16次方65536个簇，若分区大小是1GB=1048576KB，则簇大小是1048576KB÷65536个簇=16KB/簇．第0字节：表头，表示磁盘类型。FFH双面软盘，每磁道8扇区FEH单面软盘，每磁道8扇区，FDH双面软盘，每磁道9扇区，FCCH单面软盘，每磁道9扇区，FC8H硬盘．第1~2字节：（表项号1）表示第一簇状态，因第一簇被系统占据，故此两字节为FFFFH．第3~4字节：（表项号2）表示第二簇状态，若为FFFH表此簇为坏的，DOS已标记为不能用；0000H表示此簇为空，可以用；FFF8H表示该簇为文件的最后一簇；其余数字表示文件的下一个簇号，注意高字节在后，低字节在前。．第5~6字节：（表项号3）表示第三簇状态，同上。-------------------------------------------------------------FAT321.DBR从第0扇区开始,使用三个扇区,保存了该逻辑盘每扇区字节数,每簇对应的扇区数等重要参数和引导记录.(佔用32扇區)2.FAT表长在DBR第24H处的4字节(表示FAT占用扇区数),FAT1從第32扇區開始.3.FAT簇FAT表中每簇地址占4Bytes4.可用簇号00000002H-FFFFFEFFH5.特定簇号0000000H、00000001H两簇号不使用,其对应的两个DWORD位置(FAT表开头的8个字节)用来存放该盘介质类型编号:F8FFFF0FFFFFFF0F值00000000H表示该簇未被分配值FFFFFF0FH表示是该簇是文件占用的最后一族特定值表示坏簇,其它值表示为文件占用的下一簇的簇号6.根目录区扇区大小,不再是固定区域和固定大小7.扇区数量在DBR第20H处的4字节其它:1.FAT表按顺序依次记录了该盘各簇的使用情况，是一种位示图法.2.每簇所占用扇区数见上.3.微软建议对小于512M的逻辑盘不使用FAT324.对于使用FAT16文件系统的硬盘分区时,不要将分区(逻辑盘)容量正好设为某一区间的下限.计算公式：每个扇区长度=512字节总簇数=逻辑盘容量/簇容量总簇数=FAT表长度（字节）/每个表项长度（字节）-2FAT表长度=逻辑盘容量/簇容量*每个表项长度每个有效的FAT结构区包含两个完全相同的拷贝：FAT1、FAT2如:2GFAT16分区格式的HD,FAT长度为250Sectors,则总簇数=250*512/2-2=63998簇容量(每簇扇区数)=2097000000/63998=32776Bytes=64Sectors文件目录表FDT(FileDirectoryTable),即根目录(DIR)区,又称为ROOT区紧跟在FAT2的下一个扇区开始,记录着根目录下每个文件(目录)的起始单元,文件的属性等。定位文件位置时,操作系统根据DIR中的起始单元,结合FAT表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了。如果支持长文件名,则每个表项为64个字节,其中,前32个字节为长文件链接说明；后32个字节为文件属性说明,包括文件长度、起始地址、日期、时间等。如不支持长文件名,则每个表项为32个字节的属性说明。根目录下可包含文件和子目录,子目录下又可包含文件和下级子目录.一个子目录也占用一个文件目录项,只不过它的属性字节为10H,文件长度字节为0.一个子目录中的内容是若干个文件目录项或下级子目录项.StartPos.BytesFAT16FAT3200-078文件名文件名08-0A3文件扩展名文件扩展名0B1FAT16://表示属性:00000000读写00000001只写00000010隐含00000111系统,隐含,只读00000100系统00001000卷标00010000子目录00100000档案,只要完成写操作并已关闭即置1FAT32://0至5位分别是只读位、隐藏位、系统位、卷标位、子目录位、归档位最高两位保留未用0C-0D2保留未用存储短文件名字节校验和0E-0F2保留未用文件创建时间10-112保留未用文件创建日期12-132保留未用最新访问日期14-152保留未用文件存放的起始簇号的高16位16-172文件创建时间(hhhhhmmmmmmsssss)文件最新修改时间18-192文件创建日期(yyyyyyymmmmddddd）文件最新修改日期1A-1B2文件存放的起始簇号(低字节在前)文件存放的起始簇号的低16位1C-1F4文件长度文件长度注:目录项中第0~7字节为文件名(若有剩余字节则用空白字符20H填充).其中，第1字节又表明了该文件的状态，它有如下四种取值方式：a.00H--目录项的空目录。b.E5H--表示该目录项曾经使用过，但文件已被删除。c.2EH--表示子目录下的两个特殊文件.或..目录项d.其它任何字符--表示一个文件名(或目录名)的第一个字符的ASCII码值.数据(DATA)区数据区是真正意义上的数据存储的地方,位于DIR区之后,占据硬盘上的大部分数据空间。文件数据起始地址(扇区号)=保留扇区数(DBR)+每FAT扇区数*2+根目录项数/32(FDT扇区数)+每簇扇区数*(起始簇号-2)当一个程序对操作系统要求提供某一个文件的内容时，操作系统会到此文件的目录记录表去寻找它的第一个簇号码,然后再到FAT记录表里去找在此一链结(Chain)里的下一个簇。此动作不断的重复直到找到文件的最后一个簇为止，操作系统可以精确的计算那些簇属于这个文件及其先后顺序。经由此方式，操作系统可以提供程序所要求之文件的任何部分。这种组织文件的方式称为FAT链(FATChain).在FAT文件系统下，文件永远被分配到整数单位的簇。在一个每一簇大小为32K的1.2GB磁盘中，一个只包含Hello,World!这几个字符的大小为12个字节文件仍要在磁盘中占32K的空间。在簇中没有用到的部分称为耗损(Slack),小文件的耗损几乎与整个簇相当，平均来说，一个文件会有一半左右的耗损。文件的读取:操作系统从目录区中读取文件信息(包括文件名、后缀名、文件大小、修改日期和文件在数据区保存的第一个簇的簇号),我们这里假设第一个簇号是0023。操作系统从0023簇读取相应的数据,然后再找到FAT的0023单元,如果内容是文件结束标志(FF)，则表示文件结束,否则内容保存数据的下一个簇的簇号，这样重复下去直到遇到文件结束标志。文件的写入:当我们要保存文件时，操作系统首先在DIR区中找到空区写入文件名、大小和创建时间等相应信息，然后在Data区找到闲置空间将文件保存，并将Data区的第一个簇写入DIR区，其余的动作和上边的读取动作差不多。DOS删除文件时只是把文件目录表中的该文件的表项第0个字节改为E5h，表此表项已被删除，并在文件分配表中把该文件占用各簇的表项清0，以释放空间。其实文件的内容仍在盘上，并没有被真正删除，这就是undelete.exe、unerase.exe等一类恢复删除工具能起作用的原因