1、文件分配表 FAT(File Allocation Table) 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
2、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（6553632 KB）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
3、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Windows 95 OSR2 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
4、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-127MB 4 1 128MB-255MB 8 1 256MB-259MB 16 1 260MB-511MB 16 8 512MB-1023MB 32 8 1024MB-2047MB 64 8 2048MB-8
5、GB 不支持 8 8GB-16GB 不支持 16 16GB-32GB 不支持 32 32GB 以上 不支持 64 FAT16 及 FAT32 相關特定值意義如下: FAT16 1.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 2Bytes 4.可用簇号 0002H - FFEFH ( = FFEDH65518个簇) 5.特定簇号 0000H、0001H 两簇号不使用,其对应 DWORD 位置
6、:F8 FF FF 7F 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 12H 34H,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 00 02,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
7、 表示 16 进制）第 0 字节：1 1 0 0 1 0 0 0第 2 字节 FFH 第 1 字节 FFH1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1第 4 字节 12H 第 3 字节 34H0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0第 5 字节 26H 第 4 字节 3CH0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 F8H FFH1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0表项 1表项 2表项 3表项 3412共有 65536 个表项即 2 的 16 次
8、方 65536 个簇，若分区大小是 1GB=1048576KB，则簇大小是1048576KB65536 个簇=16 KB/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 12 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 34 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
9、个簇号，注意高字节在后，低字节在前。第 56 字节：（表项号 3）表示第三簇状态，同上。-FAT32 1.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 4Bytes 4.可用簇号 00000002H - FFFFFEFFH 5.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
10、来存放该盘介质类型编号 :F8 FF FF 0F FF FF FF 0F 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 FAT32 4. 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
11、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）- 2 FAT 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: 2G FAT 16 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) = 2 097 000 000 / 63998 = 32776Bytes = 64 Sectors 文件目录表 FDT(File Directory Table),即根目
12、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
13、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. Start Pos. Bytes FAT16 FAT32 00-07 8 文件名 文件名 08-0A 3 文件扩展名 文件扩展名 0B 1 FAT16:/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 1 FAT32:/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-0D 2 保留未用 存储短文件
14、名字节校验和 0E-0F 2 保留未用 文件创建时间 10-11 2 保留未用 文件创建日期 12-13 2 保留未用 最新访问日期 14-15 2 保留未用 文件存放的起始簇号的高 16 位 16-17 2 文件创建时间(hhhhhmmmmmmsssss) 文件最新修改时间 18-19 2 文件创建日期(yyyyyyymmmmddddd） 文件最新修改日期 1A-1B 2 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-1F 4 文件长度 文件长度 注:目录项中第 07 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
15、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
16、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(FAT Chain). 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 (Sla
17、ck),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
