FAT32中文版分析+补充（1）

概述

     起先全部的FAT文件系统都是为IBM PC机器而设计的，这说明了一个重要的问题：FAT文件系统在磁盘上的数据是用“小端”（Little Endian）结构存储的。咱们使用4个8-bit的字节——起始字节为byte[0]，结束字节为byte[3]——来存储一个32-bit的FAT项（FAT entry）。而后分别给这32位编号为00-31，从下面的图咱们能够清楚地看到这32位是如何排序的。

 

     这对于那些使用“大端”（big-endian）存储结构的机器就显得尤其重要，由于在磁盘存取数据以前，必须先完成Big-Endian到Little-Endian之间的转换。每一个FAT文件系统都由4部分组成，这些基本区域按以下顺序排列。

0——保留区（Reserved Region）；
1——FAT区（FAT Region）；
2——根目录区（Root Directory Region，FAT32卷没有此域）；
3——文件和目录数据区（File and Directory Region）

启动扇区与BPB

     BPB（BIOS Parameter Block）是FAT文件系统中第一个很重要的数据区，它位于该FAT卷的第一个扇区，同时也属于FAT文件系统基本区域的保留区。这个扇区又叫作“启动扇区”、“保留扇区”、“0扇区”，众多的说法都说明一个相同的问题：该扇区是FAT卷的第一个扇区。

     这是FAT文件系统中第一个让人感到迷惑的地方，对于MS-DOS 1.x的版本，启动扇区中并无BPB这么一个东西，FAT文件系统的最先期版本只有两种不一样的格式：使用于单面或双面的360K 5寸软盘。这两种格式是经过FAT的第一个字节（FAT[0]的低8位）来区分的。

     在MS-DOS 2.x之后，启动扇区里增长了BPB用于区分磁盘介质，同时再也不支持老的磁盘介质区分方式（用FAT的第一个字节来区分），全部的FAT文件系统卷必须在启动扇区中包含BPB。

     这又是一个迷惑人的地方，BPB具体是什么样的？在MS-DOS 2.x的定义中，每一个FAT卷的扇区数不能多于65536（每一个扇区512字节的话最多32MB——2^16×2^9=32MB），这一个限定是因为定义“总扇区数”的变量自己是一个16-bit的数据类型。这一个限制在MS-DOS 3.x中有所改进，它使用一个32bit的变量来存储“总扇区数”（若每一个扇区512字节，则每一个FAT卷的最大容量为2^32×2^9=2^41=2048GB）。

     在WIN95操做系统中，确切地说应该是在OSR2（OEM Service Release 2）出现的时候BPB的内容有了新的变化，在这一版本中引入了新的FAT类型——FAT32。在FAT16中，因为FAT表的大小限制了有效的簇数（Cluster），同时也就限制了磁盘空间的大小，若是每一个扇区为512字节的话，那么FAT16格式只能支持到2G。FAT32的引入改变了这一个情况。再也不须要增长分区来管理大于2G的硬盘。

     FAT32的BPB内容和FAT12/FAT16的内容在BPB_ToSet32区域之前彻底一致，而从偏移量36开始，他们的内容有所区别，具体内容要看FAT类型为FAT12/FAT16仍是FAT32（后面的内容会提到如何区分FAT格式），这点保证了在启动扇区中包含一个完整的FAT12/FAT16或FAT32的BPB内容，这么作是为了达到最好的兼容性，同时也为了保证全部的FAT文件系统驱动程序能正确地识别和驱动不一样的FAT格式，并让他们良好地工做，由于他们包含了现有的所有内容。

NOTE：在如下的描述中，凡是名称与BPB_开头的域都是BPB的一部分，凡是名称与BS_开头的项都是启动扇区（boot sector）的一部分，而不是真正属于BPB内容。下面是FAT 0扇区的内容，BPB也包含其中。

字节位移	字段长度	字段名
0x00	3个字节	跳转指令
0x03	8个字节	厂商标志和OS版本号
0x0B	53个字节	BPB
0x40	26个字节	扩展BPB
0x5A	420个字节	引导程序代码
0x01FE	2个字节	有效结束标志

 

名称	Offset(Byte)	大小(Byte)	描述
BS_jmpBoot （跳转指令）	0	3	跳转指令。指向启动代码，容许如下两种形式：   jmpBoot[0]=0xEB，jmpBoot[1]=0x??，jmpBoot[2]=0x90；以及   jmpBoot[0]=0xE9，jmpBoot[1]=0x??，jmpBoot[2]=0x??   0x??表示该字节能够为任意8-bit值，这是Intel x86架构3字节的无条件转移指令，跳转到操做系统的启动代码，这些启动代码每每紧接BPB后面0扇区里的剩余字节，固然也可能位于其余扇区。以上的两种形式任取。jmpBoot[0]=0xEB是一种经常使用的格式。
BS_OEMName （OEM、OS版本号）	3	8	建议值为MSWIN4.1，此域常常引发人们的误解，其实这只是一个字符串而已，Microsoft的操做系统彷佛并不关心此域。但其余厂商的FAT驱动程序可能会检测到此项，这就是为何建议将此域设定为“MSWIN4.1” 的缘由，这样能够尽可能避免兼容性的问题。你能够更改它的内容，但这有可能形成某些FAT驱动程序没法识别该磁盘。在不少状况下，该域用于显示格式化该FAT卷的操做系统的名称。 （厂商标志和OS版本号）
BPB_BytesPersec （每扇字节数）	11	2	每扇区字节数，取值只能是如下的几种状况：5十二、102四、2048或者是4096，通常状况下，设置为512将会取得更好的兼容性，目前有不少的FAT代码都是硬性的规定每扇区字节数为512，而不是实际检测该区域的值。Microsoft操做系统可以很好地支持102四、2048和4096各类数值。 NOTE：请不要曲解此处“最好的兼容性”的意思，若是某些存储介质的物体特性决定其值为N，那么你就必须使用该数值N，该数值N必定是小于等于4096。那么取得“最好的兼容性”的办法就是使用该特定的N值。
BPB_SecPerClus （每簇扇区数）	13	1	每簇扇区数，其值必须是2的整数次方（该整数必须大于等于0），如一、二、四、八、1六、3二、64或128，同时还必须保证每簇的字节数不超过32K，即——保证（BPB_BytesPersec * BPB_SecPerClus ≤ 32K）（1024×32）该值大于32K是绝对不容许的，虽然有些版本的操做系统支持每簇字节数最大到64K，但不少应用程序的安装程序都没法在这样的FAT文件系统上正常运行。
BPB_RsvdSecCnt （保留扇区数）	14	2	保留区中保留扇区的数目，保留扇区从FAT卷的第一个扇区开始，此域不能为0，对于FAT12和FAT16必须为1，FAT32的典型取值为32，目前不少FAT程序都是硬性规定FAT12/FAT16的保留扇区为1，而不对此域进行实际的检测，Microsoft的操做系统支持任何非零的值。
BPB_NumFATs （FAT副本数）	16	1	此卷中FAT表的份数。任何FAT格式此域都建议为2。虽然此域取值为其余≥1的数值也是合法的，可是对于不少FAT程序和部分操做系统来讲，此项不为2的时候将没法正常工做。可是当不为2时，Microsoft的操做系统仍然能良好工做。可依然强烈建议此项值为2。 选择此项的标准值为2的缘由是为了提供一份FAT表的备份，当其中一个FAT表所在的扇区被损坏时咱们能够从备份的FAT表中读出正确的数据。但是对于一些非磁盘介质的存储器（如FLASH卡），这一特性变得毫无用处，若是想使用1个FAT表来节省空间，那么带来的问题将是某些操做系统没法识别该FAT卷。

 

BPB_RootEntCnt （根目录项数）	17	2	对于FAT12和FAT16，此域中包含根目录中的目录项数（每一个项长度为32Kbytes），对于FAT32，此项必须为0。对于FAT12和FAT16，此数值乘以32，必须为BPB_BytesPersec的偶数倍，为了达到更好的兼容性，FAT12/FAT16应该取值为512。
BPB_TotSec16 （总扇区数）	19	2	早期版本中16-bit的总扇区数，这里的总扇区数包括FAT卷上四个基本区的所有扇区，此域能够为0，若此域为0，那么BPB_TotSec32必须非0，对于FAT32，此域必须为0。对于FAT12/FAT16，此域填写总扇区数，若是该数值小于0x10000的话，BPB_TotSec32必须为0。
BPB_Media （媒体描述符）	21	1	对于“固定”（不可移动）的存储介质而言，0xF8是标准值，对于能够移动的存储介质，常用的数值是0xF0，此域合法的取值能够是0xF0，0xF8，0xF9，0xFA，0xFB，0xFC，0xFD，0xFE和0xFF。另外要提醒的一点是，不管此域写入什么数值，同时也必须在FAT[0]的低字节写入相同的值，这是由于早期的MSDOS 1.x使用该字节来断定是何种存储介质。
BPB_FATSz16 (每FAT扇区数)	22	2	FAT12/FAT16一个FAT表所占的扇区数，对于FAT32来讲，此域必须为0，在BPB_FATSz32中有指定其FAT表的大小。
BPB_SecPerTrk (每磁道扇区数)	24	2	每磁道扇区数，用于BIOS中断0x13，此域只对于有“特殊形状”（由磁头和柱面分割为若干磁道）的存储介质有效，同时必须能够调用BIOS的0x13中断获得此数值。
BPB_NumHeads (磁头数)	26	2	磁头数，用于BIOS的0x13中断，相似于上面的BPB_SecPerTrk，只有对特殊的介质才有效，此域包含一个至少为1的数值，好比1.4M的软盘，此域为2。
BPB_HiddSec （隐藏扇区数）	28	4	在此FAT分区以前所隐藏的扇区数，必须使用调用BIOS的0x13中断能够获得这个数值，对于那些没有分区的存储介质，此域必须为0，具体使用什么由操做系统决定。
BPB_TotSec32 （总扇区数）	32	4	该卷总扇区数（32-bit），这里的总扇区数包括FAT卷上四个基本区的所有扇区，此域能够为0，若此域为0，则BPB_TotSec16必须为非0，对于FAT32，此域必定是非0。对于FAT12/FAT16，若是总扇区数大于或等于0x10000（64KB）的话，此域就是总扇区数，同时BPB_