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文件系统 当你把新买的一个硬盘装到电脑上之后，你接下来要做的事情是什么？ 必须分区的理由： 必须分区的理由是对磁盘空间的使用。因为计算机的内存字长是有限的，而磁盘地址需要存放在内存字里面。因此，操作系统能够访问的磁盘地址数量是一个有限数。例如，早期的内存字长度为16位，操作系统能够表示的磁盘地址数为216，也就是65536个磁盘地址。假设磁盘数据块(每个地址)的大小为512字节，则操作系统能够访问的最大磁盘空间即32MB的空间 隐式链接 在文件目录的每个目录项中，都必须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针 显式链接 用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中，该表在整个磁盘仅一张,即FAT。 FAT技术 Microsoft在其早期的操作系统中采用的是FAT(File Allocation Table,文件分配表)文件系统. 　　 早期MS-DOS操作系统所使用的是FAT12文件系统，在每个分区中都配有两张文件分配表FAT1和FAT2，在FAT的每个表项中存放下一个盘块号，它实际上是用于盘块之间的链接的指针，通过它可以将一个文件的所有的盘块链接起来，而将文件的第一个盘块号放在自己的FCB (File Control Block,文件控制块,即目录项)中。 现在我们来计算以盘块为分配单位时，所允许的最大磁盘容量。由于每个FAT表项为12位，因此，在FAT表中最多允许有4096个表项，如果采用以盘块作为基本分配单位，每个盘块(也称扇区)的大小一般是512字节，那么，每个磁盘分区的容量为2 MB(4096×512 B)。同时，一个物理磁盘支持4个逻辑磁盘分区，所以相应的磁盘最大容量仅为8 MB。这对最早时期的硬盘还可应付，但很快磁盘的容量就超过了8MB，FAT12是否还可继续用呢，回答虽是肯定的，但需要引入一个新的分配单位——簇. 簇的概念 　　 为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时，不再以盘块而是以簇(cluster)为基本单位。簇是一组连续的扇区，在FAT中它是作为一个虚拟扇区，簇的大小一般是2n (n为整数)个盘块，在MS-DOS的实际运用中，簇的容量可以仅有一个扇区(512 B)、两个扇区(1 KB)、四个扇区(2 KB)、八个扇区(4 KB)等。一个簇应包含扇区的数量与磁盘容量的大小直接有关。例如，当一个簇仅有一个扇区时，磁盘的最大容量为8 MB；当一个簇包含两个扇区时，磁盘的最大容量可以达到16 MB；当一个簇包含了八个扇区时，磁盘的最大容量便可达到64 MB。 由上所述可以看出，以簇作为基本的分配单位所带来的最主要的好处是，能适应磁盘容量不断增大的情况。值得注意的是，使用簇作为基本的分配单位虽可减少FAT表中的项数(在相同的磁盘容量下，FAT表的项数是与簇的大小成反比的)。这一方面会使FAT表占用更少的存储空间，并减少访问FAT表的存取开销，提高文件系统的效率；但这也会造成更大的簇内零头(它与存储器管理中的页内零头相似)。 FAT12存在的问题 尽管FAT12曾是一个不错的文件系统，但毕竟已老化，已不能满足操作系统发展的需要，其表现出来的主要问题是，对所允许的磁盘容量存在着严重的限制，通常只能是数十兆字节，虽然可以用继续增加簇的大小来提高所允许的最大磁盘容量，但随着支持的硬盘容量的增加，相应的簇内碎片也将随之成倍地增加。此外，它只能支持8+3格式的文件名。 FAT16 　　 对FAT12所存在的问题进行简单的分析即可看出，其根本原因在于，FAT12表最多只允许4096个表项，亦即最多只能将一个磁盘分区分为4096个簇。这样，随着磁盘容量的增加，必定会引起簇的大小和簇内碎片也随之增加。由此可以得出解决方法，那就是增加FAT表的表项数，亦即应增加FAT表的宽度，如果我们将FAT表的宽度增至16位，最大表项数将增至65536个，此时便能将一个磁盘分区分为65536(216)个簇。我们把具有16位表宽的FAT表称为FAT16。在FAT16的每个簇中可以有的盘块数为4、8、16、32直到64，由此得出FAT16可以管理的最大分区空间为216 × 64 × 512 = 2048 MB。 由上述分析不难看出，FAT16对FAT12的局限性有所改善，但改善很有限。当磁盘容量迅速增加时，如果再继续使用FAT16，由此所形成的簇内碎片所造成的浪费也越大。例如，当要求磁盘分区的大小为8GB时，则每个簇的大小达到128 KB，这意味着内部零头最大可达到128 KB。一般而言，对于1～4 GB的硬盘来说，大约会浪费10％～20％的