FAT32中文版分析+補充（1）

概述

     起先全部的FAT文件系統都是爲IBM PC機器而設計的，這說明了一個重要的問題：FAT文件系統在磁盤上的數據是用「小端」（Little Endian）結構存儲的。咱們使用4個8-bit的字節——起始字節爲byte[0]，結束字節爲byte[3]——來存儲一個32-bit的FAT項（FAT entry）。而後分別給這32位編號爲00-31，從下面的圖咱們能夠清楚地看到這32位是如何排序的。

 

     這對於那些使用「大端」（big-endian）存儲結構的機器就顯得尤其重要，由於在磁盤存取數據以前，必須先完成Big-Endian到Little-Endian之間的轉換。每一個FAT文件系統都由4部分組成，這些基本區域按以下順序排列。

0——保留區（Reserved Region）；
1——FAT區（FAT Region）；
2——根目錄區（Root Directory Region，FAT32卷沒有此域）；
3——文件和目錄數據區（File and Directory Region）

啓動扇區與BPB

     BPB（BIOS Parameter Block）是FAT文件系統中第一個很重要的數據區，它位於該FAT卷的第一個扇區，同時也屬於FAT文件系統基本區域的保留區。這個扇區又叫作「啓動扇區」、「保留扇區」、「0扇區」，衆多的說法都說明一個相同的問題：該扇區是FAT卷的第一個扇區。

     這是FAT文件系統中第一個讓人感到迷惑的地方，對於MS-DOS 1.x的版本，啓動扇區中並無BPB這麼一個東西，FAT文件系統的最先期版本只有兩種不一樣的格式：使用於單面或雙面的360K 5寸軟盤。這兩種格式是經過FAT的第一個字節（FAT[0]的低8位）來區分的。

     在MS-DOS 2.x之後，啓動扇區裏增長了BPB用於區分磁盤介質，同時再也不支持老的磁盤介質區分方式（用FAT的第一個字節來區分），全部的FAT文件系統卷必須在啓動扇區中包含BPB。

     這又是一個迷惑人的地方，BPB具體是什麼樣的？在MS-DOS 2.x的定義中，每一個FAT卷的扇區數不能多於65536（每一個扇區512字節的話最多32MB——2^16×2^9=32MB），這一個限定是因爲定義「總扇區數」的變量自己是一個16-bit的數據類型。這一個限制在MS-DOS 3.x中有所改進，它使用一個32bit的變量來存儲「總扇區數」（若每一個扇區512字節，則每一個FAT卷的最大容量爲2^32×2^9=2^41=2048GB）。

     在WIN95操做系統中，確切地說應該是在OSR2（OEM Service Release 2）出現的時候BPB的內容有了新的變化，在這一版本中引入了新的FAT類型——FAT32。在FAT16中，因爲FAT表的大小限制了有效的簇數（Cluster），同時也就限制了磁盤空間的大小，若是每一個扇區爲512字節的話，那麼FAT16格式只能支持到2G。FAT32的引入改變了這一個情況。再也不須要增長分區來管理大於2G的硬盤。

     FAT32的BPB內容和FAT12/FAT16的內容在BPB_ToSet32區域之前徹底一致，而從偏移量36開始，他們的內容有所區別，具體內容要看FAT類型爲FAT12/FAT16仍是FAT32（後面的內容會提到如何區分FAT格式），這點保證了在啓動扇區中包含一個完整的FAT12/FAT16或FAT32的BPB內容，這麼作是爲了達到最好的兼容性，同時也爲了保證全部的FAT文件系統驅動程序能正確地識別和驅動不一樣的FAT格式，並讓他們良好地工做，由於他們包含了現有的所有內容。

NOTE：在如下的描述中，凡是名稱與BPB_開頭的域都是BPB的一部分，凡是名稱與BS_開頭的項都是啓動扇區（boot sector）的一部分，而不是真正屬於BPB內容。下面是FAT 0扇區的內容，BPB也包含其中。

字節位移	字段長度	字段名
0x00	3個字節	跳轉指令
0x03	8個字節	廠商標誌和OS版本號
0x0B	53個字節	BPB
0x40	26個字節	擴展BPB
0x5A	420個字節	引導程序代碼
0x01FE	2個字節	有效結束標誌

 

名稱	Offset(Byte)	大小(Byte)	描述
BS_jmpBoot （跳轉指令）	0	3	跳轉指令。指向啓動代碼，容許如下兩種形式：   jmpBoot[0]=0xEB，jmpBoot[1]=0x??，jmpBoot[2]=0x90；以及   jmpBoot[0]=0xE9，jmpBoot[1]=0x??，jmpBoot[2]=0x??   0x??表示該字節能夠爲任意8-bit值，這是Intel x86架構3字節的無條件轉移指令，跳轉到操做系統的啓動代碼，這些啓動代碼每每緊接BPB後面0扇區裏的剩餘字節，固然也可能位於其餘扇區。以上的兩種形式任取。jmpBoot[0]=0xEB是一種經常使用的格式。
BS_OEMName （OEM、OS版本號）	3	8	建議值爲MSWIN4.1，此域常常引發人們的誤解，其實這只是一個字符串而已，Microsoft的操做系統彷佛並不關心此域。但其餘廠商的FAT驅動程序可能會檢測到此項，這就是爲何建議將此域設定爲「MSWIN4.1」 的緣由，這樣能夠儘可能避免兼容性的問題。你能夠更改它的內容，但這有可能形成某些FAT驅動程序沒法識別該磁盤。在不少狀況下，該域用於顯示格式化該FAT卷的操做系統的名稱。 （廠商標誌和OS版本號）
BPB_BytesPersec （每扇字節數）	11	2	每扇區字節數，取值只能是如下的幾種狀況：5十二、102四、2048或者是4096，通常狀況下，設置爲512將會取得更好的兼容性，目前有不少的FAT代碼都是硬性的規定每扇區字節數爲512，而不是實際檢測該區域的值。Microsoft操做系統可以很好地支持102四、2048和4096各類數值。 NOTE：請不要曲解此處「最好的兼容性」的意思，若是某些存儲介質的物體特性決定其值爲N，那麼你就必須使用該數值N，該數值N必定是小於等於4096。那麼取得「最好的兼容性」的辦法就是使用該特定的N值。
BPB_SecPerClus （每簇扇區數）	13	1	每簇扇區數，其值必須是2的整數次方（該整數必須大於等於0），如一、二、四、八、1六、3二、64或128，同時還必須保證每簇的字節數不超過32K，即——保證（BPB_BytesPersec * BPB_SecPerClus ≤ 32K）（1024×32）該值大於32K是絕對不容許的，雖然有些版本的操做系統支持每簇字節數最大到64K，但不少應用程序的安裝程序都沒法在這樣的FAT文件系統上正常運行。
BPB_RsvdSecCnt （保留扇區數）	14	2	保留區中保留扇區的數目，保留扇區從FAT卷的第一個扇區開始，此域不能爲0，對於FAT12和FAT16必須爲1，FAT32的典型取值爲32，目前不少FAT程序都是硬性規定FAT12/FAT16的保留扇區爲1，而不對此域進行實際的檢測，Microsoft的操做系統支持任何非零的值。
BPB_NumFATs （FAT副本數）	16	1	此卷中FAT表的份數。任何FAT格式此域都建議爲2。雖然此域取值爲其餘≥1的數值也是合法的，可是對於不少FAT程序和部分操做系統來講，此項不爲2的時候將沒法正常工做。可是當不爲2時，Microsoft的操做系統仍然能良好工做。可依然強烈建議此項值爲2。 選擇此項的標準值爲2的緣由是爲了提供一份FAT表的備份，當其中一個FAT表所在的扇區被損壞時咱們能夠從備份的FAT表中讀出正確的數據。但是對於一些非磁盤介質的存儲器（如FLASH卡），這一特性變得毫無用處，若是想使用1個FAT表來節省空間，那麼帶來的問題將是某些操做系統沒法識別該FAT卷。

 

BPB_RootEntCnt （根目錄項數）	17	2	對於FAT12和FAT16，此域中包含根目錄中的目錄項數（每一個項長度爲32Kbytes），對於FAT32，此項必須爲0。對於FAT12和FAT16，此數值乘以32，必須爲BPB_BytesPersec的偶數倍，爲了達到更好的兼容性，FAT12/FAT16應該取值爲512。
BPB_TotSec16 （總扇區數）	19	2	早期版本中16-bit的總扇區數，這裏的總扇區數包括FAT捲上四個基本區的所有扇區，此域能夠爲0，若此域爲0，那麼BPB_TotSec32必須非0，對於FAT32，此域必須爲0。對於FAT12/FAT16，此域填寫總扇區數，若是該數值小於0x10000的話，BPB_TotSec32必須爲0。
BPB_Media （媒體描述符）	21	1	對於「固定」（不可移動）的存儲介質而言，0xF8是標準值，對於能夠移動的存儲介質，常用的數值是0xF0，此域合法的取值能夠是0xF0，0xF8，0xF9，0xFA，0xFB，0xFC，0xFD，0xFE和0xFF。另外要提醒的一點是，不管此域寫入什麼數值，同時也必須在FAT[0]的低字節寫入相同的值，這是由於早期的MSDOS 1.x使用該字節來斷定是何種存儲介質。
BPB_FATSz16 (每FAT扇區數)	22	2	FAT12/FAT16一個FAT表所佔的扇區數，對於FAT32來講，此域必須爲0，在BPB_FATSz32中有指定其FAT表的大小。
BPB_SecPerTrk (每磁道扇區數)	24	2	每磁道扇區數，用於BIOS中斷0x13，此域只對於有「特殊形狀」（由磁頭和柱面分割爲若干磁道）的存儲介質有效，同時必須能夠調用BIOS的0x13中斷獲得此數值。
BPB_NumHeads (磁頭數)	26	2	磁頭數，用於BIOS的0x13中斷，相似於上面的BPB_SecPerTrk，只有對特殊的介質纔有效，此域包含一個至少爲1的數值，好比1.4M的軟盤，此域爲2。
BPB_HiddSec （隱藏扇區數）	28	4	在此FAT分區以前所隱藏的扇區數，必須使用調用BIOS的0x13中斷能夠獲得這個數值，對於那些沒有分區的存儲介質，此域必須爲0，具體使用什麼由操做系統決定。
BPB_TotSec32 （總扇區數）	32	4	該卷總扇區數（32-bit），這裏的總扇區數包括FAT捲上四個基本區的所有扇區，此域能夠爲0，若此域爲0，則BPB_TotSec16必須爲非0，對於FAT32，此域必定是非0。對於FAT12/FAT16，若是總扇區數大於或等於0x10000（64KB）的話，此域就是總扇區數，同時BPB_