FAT文件系统分析.doc

FAT文件系统的数据结构中有两个重要的结构：文件分配表和目录项： 文件和文件夹内容储存在簇中，如果一个文件或文件夹需要多余1个簇的空间，则用FAT表来秒速如何找到另外的簇。FAT结构用于指出文件的下一个簇，同时也说明了簇的分配状态。FAT12、FAT16、FAT32这三种文件系统的主要区别在于FAT项的大小不同。 FAT文件系统的每一个文件和文件夹都被分配到一个目录项，目录项中记录着文件名、大小、文件内容起始地址以及其他一些元数据。 在FAT文件系统中，文件系统的数据记录在“引导扇区DBR”中。引导扇区位于整个文件系统的0扇区，是文件系统隐藏区域的一部分，我们称其为DBR（DOS Boot Recorder——DOS引导记录）扇区，DBR中记录着文件系统的起始位置、大小、FAT表个数及大小等相关信息。 在FAT文件系统中，同时使用“扇区地址”和“簇地址”两种地址管理方式。这是因为只有存储用户数据的数据区使用簇进行管理（FAT12和FAT16的根目录除外），所有簇都位于数据区。其他文件系统管理数据区域是不以簇进行管理的，这部分区域使用扇区地址进行管理。文件系统的起始扇区为0号扇区。 FAT32的保留区 FAT32文件系统的开始部分有一个由若干扇区组成的保留区，保留区的信息会记录在DBR扇区中，比较常见的为32、34或38个扇区。 引导扇区： 引导扇区是FAT32文件系统的第一个扇区，也称DBR扇区。包含以下基本信息： ·每扇区字节数 ·每簇扇区数 ·保留扇区数 ·FAT表个数 ·文件系统大小（扇区数） ·每个FAT表大小（扇区数） ·根目录起始簇号 ·其他附加信息 说明：我们可以通过每个FAT表的大小扇区数乘以FAT的个数得到FAT区域的大小；通过保留扇区数和FAT区域的大小就可以得知数据区的起始位置，也即文件系统第一簇的位置。由根目录的簇号和第一簇的位置就可以得到根目录的位置。 引导代码 FAT文件系统将引导代码与文件形同数据结构融合在一起，而不像Unix文件系统那样各自存在，引导扇区的前三个字节为一个由机器代码构成的跳转指令，以使CPU越过跟在后面的配置数据跳转到配置数据后面的引导代码处。 FAT32文件系统引导扇区的512字节中，90~509字节为引导代码，而FAT12/FAT32则是62~509字节为引导代码。同时，FAT32还可以利用引导扇区后的扇区空间存放附加的引导代码。 一个FAT卷即使不是可引导文件文件系统，也会存在引导代码。 FSINFO信息扇区 FAT32文件系统在保留区中增加了一个FSINFO扇区，用以记录文件系统中空闲簇以及下一可用簇的簇号等信息。 FAT32的FAT表 位于保留区后的FAT区，有两个完全相同的FAT（文件分配表）组成。 说明： 对于文件系统来说，FAT表有两个重要作用：描述簇的分配状态以及标明文件或目录的下一簇的簇号 通常情况下，一个FAT文件系统会有两个FAT表，但有时也允许只有一个FAT表，FAT表的具体个数记录在引导扇区的偏移0x10字节处 由于FAT区紧跟在文件系统保留区后，所以FAT1在文件系统中的位置可以通过引导记录中偏移0x0e~0x0f字节处得保留扇区数得到。 FAT2紧跟在FAT1之后，它的位置可以通过FAT1的位置加上FAT表的大小扇区数来计算出。 FAT表的特性： FAT表由一系列大小相等的FAT表项组成，总的来说FAT表有如下特性： FAT32中每个簇的簇地址，是有32bit记录在FAT表中。FAT表中的所有字节位置以4字节为单位并存储特殊标志内容。从2号地址开始，每个地址对应于数据区的簇号，FAT表中的地址编号于数据区中的簇号相同。故我们也称FAT表中的这些地址为FAT表项，FAT表项中记录的值称为FAT表项值。 当文件系统被创建，也就是进行格式化操作时，分配给FAT区域的空间将会被清空，在FAT1与FAT2的0号表项与1号表项写入特定值。由于创建文件系统的同时也会创建根目录，也就是为根目录分配了一个簇空间，通常为2号簇，所以2号簇对应的2号FAT表项也会被写入一个结束标记。 如果某个簇未被分配使用，它所对应的FAT表项内的FAT表项值即用0进行填充，表示该FAT表项对应的簇未被分配。 当某个簇已被分配使用时，则它对应的FAT表项内的FAT表项值也就是该文件的下一存储位置的簇号。如果该文件结束于该簇，则在它的FAT表项中记录的事一个文件结束标记，对于FAT32而言，代表文件结束的FAT表项值为0x0fffffff。 如果某个簇存在坏扇区，则整个簇会用FAT表项值0xfffffff7标记为坏簇，不再使用，这个坏簇标记就记录在它所对应的FAT表项中。 由于簇号起始于2号，所以FAT表项的0号表项与1号表项不与任何簇对应。FAT32的0号表项值总