FAT文件系统概述

        FAT（File Allocation Table,文件分配表）文件系统是Windows操作系统所使用的一种系统文件，他的发展过程经历了FAT12、FAT16、FAT32三个阶段。

        FAT文件系统用“簇”作为数据单元。一个“簇”由一组连续的扇区组成，簇所含的扇区数必须是2的整数次幂。簇的最大值为64个扇区，即32kb。所有“簇”从2开始进行编号，每个“簇”都有一个自己的地址编号。用户文件和目录都存储在“簇”中。

        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：

        &文件和文件夹内容存储在“簇”中，如果一个文件或文件夹需要多余的一个“簇”的空间，则用FAT表来描述如何找到另外的“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这三种文件系统之间的主要区别在于FAT项的大小不同。

        &FAT文件系统的每一个文件夹和文件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素。

        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号扇区，是文件系统隐藏区域（也称为保留区）的一部分，我们称其为DBR（DOS Boot Recode——DOS引导记录）扇区，DBR中记录着文件系统的起始位置、大小、FAT表个数以及大小等相关信息。

        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扇区。

1. FAT系统文件的整体布局

        如图所示：

说明：保留区含有一个重要的数据结构——系统引导扇区DBR，FAT12、FAT16的保留区通常只有一个扇区，而FAT32的保留扇区要多一些，除0号扇区外，还有其他一些扇区，其中包括了DBR的备份扇区。

        FAT去由各个大小相等的FAT表组成，——FAT1、FAT2，FAT2紧跟在FAT1之后

        FAT12、FAT16的根目录虽然也在数据区，但是他们并不由簇进行管理，也就是说FAT12、FAT16的根目录虽然也属于数据区，但是他们并不由簇进行管理。也就是说FAT12、FAT16的根目录是没有簇号的，他们的2号簇从根目录之后开始。而FAT32 的根目录通常位于2号簇。

2. FAT32的保留区：

        FAT32系统的开始部分有一个若干扇区组成的保留区，保留区的刀削会记录在DBR扇区中，比较常见的为32、34或38个扇区。

        2.1引导扇区

        引导扇区是FAT32文件系统的第一个扇区，也称为DBR扇区。它包含这样一些文件系统的基本信息：每扇区字节数，每簇扇区数，保留扇区，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，其他一些附加信息（DBR扇区中记录文件系统参数的部分也称为BPB（BISO Parameter Block））

        说明：

        &引导扇区中的某些参数是至关重要的，我们可以通过每个FAT表的大小扇区乘以FAT表的个数得到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，也就得到了文件系统的第一个簇的位置。根据根目录的簇号和第一簇的位置就可以得到根目录的位置。