圖4.3.11 Fat16的組織形式
引導(dǎo)扇區(qū) FAT1 FAT2(重復(fù)的) 根文件夾 其他文件夾及所有文件 剩余扇區(qū)
1扇區(qū) 實(shí)際情況取大小 同F(xiàn)AT1 32個(gè)扇區(qū) 開始簇編號(從2開始) 不足一簇
引導(dǎo)區(qū)【文件組織參數(shù)】,F(xiàn)AT【分區(qū)表】FAT1,根文件夾,數(shù)據(jù)區(qū)。
FAT意義:文件的物質(zhì)組織方法-----從目錄項(xiàng)中得到文件的起始簇號,之后將此
簇號看成是鏈表指針,直到指針地址為0xff,0xff表示鏈表結(jié)束。由開始簇號到結(jié)束簇號構(gòu)成的
整個(gè)鏈表簇表示一個(gè)文件或者文件夾的物理數(shù)據(jù)。獲得的數(shù)據(jù)有可能是數(shù)據(jù),也可能是
子目錄下的目錄結(jié)構(gòu)描述。
文件目錄的定位:如/C:/mydir/mypicture.jpg 假設(shè)mydir下游其他目錄onedir,twodir
怎么來搜索到mypicture.jpg呢?都是從根文件夾開始的,在根文件夾搜索到C后,首先根據(jù)C的目錄結(jié)
構(gòu)中獲得首簇,在首簇開始子目錄結(jié)構(gòu)中獲得3個(gè)目錄結(jié)構(gòu)mydir,onedir,twodir后依次對比
目錄結(jié)構(gòu)中的文件名確認(rèn)mydir目錄結(jié)構(gòu)并得到此目錄結(jié)構(gòu)首簇號,并從首簇號開始讀取子目錄的
目錄結(jié)構(gòu),在獲得mypicture.jpg目錄結(jié)構(gòu)后,從目錄結(jié)構(gòu)中獲得首簇號開始到結(jié)束就是文件
mypicture.jpg數(shù)據(jù)了。
根目錄,數(shù)據(jù)區(qū)的偏移的計(jì)算:
0x0d 1 每簇扇區(qū)數(shù) :1
0x10 1 文件分配表數(shù)目 :2
0x11 2 最大根目錄條目個(gè)數(shù) :512
0x13 2 總扇區(qū)數(shù) :32768
0x16 2 每個(gè)文件分配表的扇區(qū)數(shù)(FAT16):127
0x2c 4 根目錄啟始簇 :4f
0x0e 2 保留扇區(qū)數(shù)(包括啟動扇區(qū)) 2
根目錄起始:保留扇區(qū)+FAT=127*2+2=256扇區(qū)=256簇
根目錄偏移:【0x10 文件分配表數(shù)目】*【0x16 每個(gè)文件分配表的扇區(qū)數(shù)(FAT16)】+
【0x0e 保留扇區(qū)數(shù)(包括啟動扇區(qū))】=以扇區(qū)為單位的偏移地址*字節(jié)/扇區(qū)=字節(jié)偏移。
數(shù)據(jù)區(qū)簇偏移:根目錄偏移+32扇區(qū)
32扇區(qū)如何得到?根目錄最大數(shù)*32/扇區(qū)字節(jié)數(shù)=32扇區(qū)了
PS:數(shù)據(jù)區(qū)是以簇2開始計(jì)數(shù)的。
兩個(gè)結(jié)構(gòu)體:引導(dǎo)區(qū),目錄結(jié)構(gòu)
★FAT16存儲原理:
當(dāng)把一部分磁盤空間格式化為fat文件系統(tǒng)時(shí),fat文件系統(tǒng)就將這個(gè)分區(qū)當(dāng)成整塊可分配的區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃,以便于數(shù)據(jù)的存儲。一般來講,其劃分形式如圖7所示。我們把FAT16部分提取出來,詳細(xì)描述一下:
FAT16是Microsoft較早推出的文件系統(tǒng),具有高度兼容性,目前仍然廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦尤其是移動存儲設(shè)備中,F(xiàn)AT16簡單來講由圖4.3.11所示的6部分組成(主要是前5部分)。引導(dǎo)扇區(qū)(DBR)我們已經(jīng)說過,FAT16在DBR之后沒有留有任何保留扇區(qū),其后緊隨的便是FAT表。FAT表是FAT16用來記錄磁盤數(shù)據(jù)區(qū)簇鏈結(jié)構(gòu)的。像前面我們說過的例子一樣,F(xiàn)AT將磁盤空間按一定數(shù)目的扇區(qū)為單位進(jìn)行劃分,這樣的單位稱為簇。通常情況下,每扇區(qū)512字節(jié)的原則是不變的。簇的大小一般是2n (n為整數(shù))個(gè)扇區(qū)的大小,像512B,1K,2K,4K,8K,16K,32K,64K。實(shí)際中通常不超過32K。 之所以簇為單位而不以扇區(qū)為單位進(jìn)行磁盤的分配,是因?yàn)楫?dāng)分區(qū)容量較大時(shí),采用大小為512b的扇區(qū)管理會增加fat表的項(xiàng)數(shù),對大文件存取增加消耗,文件系統(tǒng)效率不高。分區(qū)的大小和簇的取值是有關(guān)系的,見表9
圖4.3.11 Fat16的組織形式
引導(dǎo)扇區(qū) FAT1 FAT2(重復(fù)的) 根文件夾 其他文件夾及所有文件 剩余扇區(qū)
1扇區(qū) 實(shí)際情況取大小 同F(xiàn)AT1 32個(gè)扇區(qū) 開始簇編號(從2開始) 不足一簇
表9 FAT16分區(qū)大小與對因簇大小
分區(qū)空間大小 每個(gè)簇的扇區(qū) 簇空間大小
0MB-32MB 1 512個(gè)字節(jié)
33MB-64MB 2 1k
65MB-128MB 4 2k
129MB-225MB 8 4k
256MB-511MB 16 8k
512MB-1023MB 32 16k
1024MB-2047MB 64 32k
2048MB-4095MB 128 64k
注意:少于32680個(gè)扇區(qū)的分區(qū)中,簇空間大小可最多達(dá)到每個(gè)簇8個(gè)扇區(qū)。不管用戶是使用磁盤管理器來格式化分區(qū),還是使用命令提示行鍵入format命令格式化,格式化程序都創(chuàng)建一個(gè)12位的FAT。少于16MB的分區(qū),系統(tǒng)通常會將其格式化成12位的FAT,F(xiàn)AT12是FAT的初始實(shí)現(xiàn)形式,是針對小型介質(zhì)的。FAT12文件分配表要比FAT16和FAT32的文件分配表小,因?yàn)樗鼘γ總€(gè)條目使用的空間較少。這就給數(shù)據(jù)留下較多的空間。所有用FAT12格式化的5.25英寸軟盤以及1.44MB的3.5英寸軟盤都是由FAT12格式化的。除了FAT表中記錄每簇鏈結(jié)的二進(jìn)制位數(shù)與FAT16不同外,其余原理與FAT16均相同,不再單獨(dú)解釋。。。
格式化FAT16分區(qū)時(shí),格式化程序根據(jù)分區(qū)的大小確定簇的大小,然后根據(jù)保留扇區(qū)的數(shù)目、根目錄的扇區(qū)數(shù)目、數(shù)據(jù)區(qū)可分的簇?cái)?shù)與FAT表本身所占空間 來確定FAT表所需的扇區(qū)數(shù)目,然后將計(jì)算后的結(jié)果寫入DBR的相關(guān)位置。
FAT16 DBR參數(shù)的偏移0x11處記錄了根目錄所占扇區(qū)的數(shù)目。偏移0x16記錄了FAT表所占扇區(qū)的數(shù)據(jù)。偏移0x10記錄了FAT表的副本數(shù)目。系統(tǒng)在得到這幾項(xiàng)參數(shù)以后,就可以確定數(shù)據(jù)區(qū)的開始扇區(qū)偏移了。
FAT16文件系統(tǒng)從根目錄所占的32個(gè)扇區(qū)之后的第一個(gè)扇區(qū)開始以簇為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,這之前仍以扇區(qū)為單位。對于根目錄之后的第一個(gè)簇,系統(tǒng)并不編號為第0簇或第1簇 (可能是留作關(guān)鍵字的原因吧),而是編號為第2簇,也就是說數(shù)據(jù)區(qū)順序上的第1個(gè)簇也是編號上的第2簇。
FAT文件系統(tǒng)之所以有12,16,32不同的版本之分,其根本在于FAT表用來記錄任意一簇鏈接的二進(jìn)制位數(shù)。以FAT16為例,每一簇在FAT表中占據(jù)2字節(jié)(二進(jìn)制16位)。所以,F(xiàn)AT16最大可以表示的簇號為0xFFFF(十進(jìn)制的65535),以32K為簇的大小的話,F(xiàn)AT32可以管理的最大磁盤空間為:32KB×65535=2048MB,這就是為什么FAT16不支持超過2GB分區(qū)的原因。
FAT表實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)表,以2個(gè)字節(jié)為單位,我們暫將這個(gè)單位稱為FAT記錄項(xiàng),通常情況其第1、2個(gè)記錄項(xiàng)(前4個(gè)字節(jié))用作介質(zhì)描述。從第三個(gè)記錄項(xiàng)開始記錄除根目錄外的其他文件及文件夾的簇鏈情況。根據(jù)簇的表現(xiàn)情況FAT用相應(yīng)的取值來描述,見表10
表10 FAT16記錄項(xiàng)的取值含義(16進(jìn)制)
FAT16記錄項(xiàng)的取值 對應(yīng)簇的表現(xiàn)情況
0000 未分配的簇
0002~FFEF 已分配的簇
FFF0~FFF6 系統(tǒng)保留
FFF7 壞簇
FFF8~FFFF 文件結(jié)束簇
如圖,F(xiàn)AT表以"F8 FF FF FF" 開頭,此2字節(jié)為介質(zhì)描述單元,并不參與FAT表簇鏈關(guān)系。小紅字標(biāo)出的是FAT扇區(qū)每2字節(jié)對應(yīng)的簇號。
相對偏移0x4~0x5偏移為第2簇(順序上第1簇),此處為FF,表示存儲在第2簇上的文件(目錄)是個(gè)小文件,只占用1個(gè)簇便結(jié)束了。
第3簇中存放的數(shù)據(jù)是0x0005,這是一個(gè)文件或文件夾的首簇。其內(nèi)容為第5簇,就是說接下來的簇位于第5簇——〉 FAT表指引我們到達(dá)FAT表的第5簇指向,上面寫的數(shù)據(jù)是"FF FF",意即此文件已至尾簇。
第4簇中存放的數(shù)據(jù)是0x0006,這又是一個(gè)文件或文件夾的首簇。其內(nèi)容為第6簇,就是說接下來的簇位于第6簇——〉FAT表指引我們到達(dá)FAT表的第6簇指向,上面寫的數(shù)據(jù)是0x0007,就是說接下來的簇位于第7簇——〉FAT表指引我們到達(dá)FAT表的第7簇指向……直到根據(jù)FAT鏈讀取到扇區(qū)相對偏移0x1A~0x1B,也就是第13簇,上面寫的數(shù)據(jù)是0x000E,也就是指向第14簇——〉14簇的內(nèi)容為"FF FF",意即此文件已至尾簇。
后面的FAT表數(shù)據(jù)與上面的道理相同。不再分析。
FAT表記錄了磁盤數(shù)據(jù)文件的存儲鏈表,對于數(shù)據(jù)的讀取而言是極其重要的,以至于Microsoft為其開發(fā)的FAT文件系統(tǒng)中的FAT表創(chuàng)建了一份備份,就是我們看到的FAT2。FAT2與FAT1的內(nèi)容通常是即時(shí)同步的,也就是說如果通過正常的系統(tǒng)讀寫對FAT1做了更改,那么FAT2也同樣被更新。如果從這個(gè)角度來看,系統(tǒng)的這個(gè)功能在數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)是個(gè)天災(zāi)。
FAT文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)其實(shí)是一顆有向的從根到葉的樹,這里提到的有向是指對于FAT分區(qū)內(nèi)的任一文件(包括文件夾),均需從根目錄尋址來找到??梢赃@樣認(rèn)為:目錄存儲結(jié)構(gòu)的入口就是根目錄。
FAT文件系統(tǒng)根據(jù)根目錄來尋址其他文件(包括文件夾),故而根目錄的位置必須在磁盤存取數(shù)據(jù)之前得以確定。FAT文件系統(tǒng)就是根據(jù)分區(qū)的相關(guān)DBR參數(shù)與DBR中存放的已經(jīng)計(jì)算好的FAT表(2份)的大小來確定的。格式化以后,跟目錄的大小和位置其實(shí)都已經(jīng)確定下來了:位置緊隨FAT2之后,大小通常為32個(gè)扇區(qū)。根目錄之后便是數(shù)據(jù)區(qū)第2簇。
FAT文件系統(tǒng)的一個(gè)重要思想是把目錄(文件夾)當(dāng)作一個(gè)特殊的文件來處理,F(xiàn)AT32甚至將根目錄當(dāng)作文件處理(旁:NTFS將分區(qū)參數(shù)、安全權(quán)限等好多東西抽象為文件更是這個(gè)思想的升華),在FAT16中,雖然根目錄地位并不等同于普通的文件或者說是目錄,但其組織形式和普通的目錄(文件夾)并沒有不同。FAT分區(qū)中所有的文件夾(目錄)文件,實(shí)際上可以看作是一個(gè)存放其他文件(文件夾)入口參數(shù)的數(shù)據(jù)表。所以目錄的占用空間的大小并不等同于其下所有數(shù)據(jù)的大小,但也不等同于0。通常是占很小的空間的,可以看作目錄文件是一個(gè)簡單的二維表文件。其具體存儲原理是:
不管目錄文件所占空間為多少簇,一簇為多少字節(jié)。系統(tǒng)都會以32個(gè)字節(jié)為單位進(jìn)行目錄文件所占簇的分配。這32個(gè)字節(jié)以確定的偏移來定義本目錄下的一個(gè)文件(或文件夾)的屬性,實(shí)際上是一個(gè)簡單的二維表。
這32個(gè)字節(jié)的各字節(jié)偏移定義如表11:
表11 FAT16目錄項(xiàng)32個(gè)字節(jié)的表示定義
字節(jié)偏移(16進(jìn)制) 字節(jié)數(shù) 定義
0x0~0x7 8 文件名
0x8~0xA 3 擴(kuò)展名
0xB 1 屬性字節(jié) 00000000(讀寫)
00000001(只讀)
00000010(隱藏)
00000100(系統(tǒng))
00001000(卷標(biāo))
00010000(子目錄)
00100000(歸檔)
0xC~0x15 10 系統(tǒng)保留
0x16~0x17 2 文件的最近修改時(shí)間
0x18~0x19 2 文件的最近修改日期
0x1A~0x1B 2 表示文件的首簇號
0x1C~0x1F 4 表示文件的長度
對圖10中的一些取值進(jìn)行說明:
(1)、對于短文件名,系統(tǒng)將文件名分成兩部分進(jìn)行存儲,即主文件名+擴(kuò)展名。0x0~0x7字節(jié)記錄文件的主文件名,0x8~0xA記錄文件的擴(kuò)展名,取文件名中的ASCII碼值。不記錄主文件名與擴(kuò)展名之間的"." 主文件名不足8個(gè)字符以空白符(20H)填充,擴(kuò)展名不足3個(gè)字符同樣以空白符(20H)填充。0x0偏移處的取值若為00H,表明目錄項(xiàng)為空;若為E5H,表明目錄項(xiàng)曾被使用,但對應(yīng)的文件或文件夾已被刪除。(這也是誤刪除后恢復(fù)的理論依據(jù))。文件名中的第一個(gè)字符若為“.”或“..”表示這個(gè)簇記錄的是一個(gè)子目錄的目錄項(xiàng)。“.”代表當(dāng)前目錄;“..”代表上級目錄(和我們在dos或windows中的使用意思是一樣的,如果磁盤數(shù)據(jù)被破壞,就可以通過這兩個(gè)目錄項(xiàng)的具體參數(shù)推算磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)的起始位置,猜測簇的大小等等,故而是比較重要的)
(2)、0xB的屬性字段:可以看作系統(tǒng)將0xB的一個(gè)字節(jié)分成8位,用其中的一位代表某種屬性的有或無。這樣,一個(gè)字節(jié)中的8位每位取不同的值就能反映各個(gè)屬性的不同取值了。如00000101就表示這是個(gè)文件,屬性是只讀、系統(tǒng)。
(3)、0xC~0x15在原FAT16的定義中是保留未用的。在高版本的WINDOWS系統(tǒng)中有時(shí)也用它來記錄修改時(shí)間和最近訪問時(shí)間。那樣其字段的意義和FAT32的定義是相同的,見后邊FAT32。
(4)、0x16~0x17中的時(shí)間=小時(shí)*2048+分鐘*32+秒/2。得出的結(jié)果換算成16進(jìn)制填入即可。也就是:0x16字節(jié)的0~4位是以2秒為單位的量值;0x16字節(jié)的5~7位和0x17字節(jié)的0~2位是分鐘;0x17字節(jié)的3~7位是小時(shí)。
(5)、0x18~0x19中的日期=(年份-1980)*512+月份*32+日。得出的結(jié)果換算成16進(jìn)制填入即可。也就是:0x18字節(jié)0~4位是日期數(shù);0x18字節(jié)5~7位和0x19字節(jié)0位是月份;0x19字節(jié)的1~7位為年號,原定義中0~119分別代表1980~2099,目前高版本的Windows允許取0~127,即年號最大可以到2107年。
(6)、0x1A~0x1B存放文件或目錄的表示文件的首簇號,系統(tǒng)根據(jù)掌握的首簇號在FAT表中找到入口,然后再跟蹤簇鏈直至簇尾,同時(shí)用0x1C~0x1F處字節(jié)判定有效性。就可以完全無誤的讀取文件(目錄)了。
(7)、普通子目錄的尋址過程也是通過其父目錄中的目錄項(xiàng)來指定的,與數(shù)據(jù)文件(指非目錄文件)不同的是目錄項(xiàng)偏移0xB的第4位置1,而數(shù)據(jù)文件為0。
對于整個(gè)FAT分區(qū)而言,簇的分配并不完全總是分配干凈的。如一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)為99個(gè)扇區(qū)的FAT系統(tǒng),如果簇的大小設(shè)定為2扇區(qū),就會有1個(gè)扇區(qū)無法分配給任何一個(gè)簇。這就是分區(qū)的剩余扇區(qū),位于分區(qū)的末尾。有的系統(tǒng)用最后一個(gè)剩余扇區(qū)備份本分區(qū)的DBR,這也是一種好的備份方法。
早的FAT16系統(tǒng)并沒有長文件名一說,Windows操作系統(tǒng)已經(jīng)完全支持在FAT16上的長文件名了。FAT16的長文件名與FAT32長文件名的定義是相同的,關(guān)于長文件名,在FAT32部分再詳細(xì)作解釋。
★FAT32存儲原理:
FAT32是個(gè)非常有功勞的文件系統(tǒng),Microsoft成功地設(shè)計(jì)并運(yùn)用了它,直到今天NTFS鋪天蓋地襲來的時(shí)候,F(xiàn)AT32依然占據(jù)著Microsoft Windows文件系統(tǒng)中重要的地位。FAT32最早是出于FAT16不支持大分區(qū)、單位簇容量大以致空間急劇浪費(fèi)等缺點(diǎn)設(shè)計(jì)的。實(shí)際應(yīng)用中,F(xiàn)AT32還是成功的。
FAT32與FAT16的原理基本上是相同的,圖4.3.12標(biāo)出了FAT32分區(qū)的基本構(gòu)成。
圖4.3.12 Fat32的組織形式
引導(dǎo)扇區(qū) 其余保留扇區(qū) FAT1 FAT2(重復(fù)的) 根文件夾首簇 其他文件夾及所有文件 剩余扇區(qū)
1扇區(qū) 31個(gè)扇區(qū) 實(shí)際情況取大小 同F(xiàn)AT1 第2簇 不足一簇
保留扇區(qū) ┗━━━━━━━━數(shù)據(jù)區(qū)━━━━━━━━┛
FAT32在格式化的過程中就根據(jù)分區(qū)的特點(diǎn)構(gòu)建好了它的DBR,其中BPB參數(shù)是很重要的,可以回過頭來看一下表4和表5。首先FAT32保留扇區(qū)的數(shù)目默認(rèn)為32個(gè),而不是FAT16的僅僅一個(gè)。這樣的好處是有助于磁盤DBR指令的長度擴(kuò)展,而且可以為DBR扇區(qū)留有備份空間。上面我們已經(jīng)提到,構(gòu)建在FAT32上的win98或win2000、winXP,其操作系統(tǒng)引導(dǎo)代碼并非只占一個(gè)扇區(qū)了。留有多余的保留扇區(qū)就可以很好的拓展OS引導(dǎo)代碼。在BPB中也記錄了DBR扇區(qū)的備份扇區(qū)編號。備份扇區(qū)可以讓我們在磁盤遭到意外破壞時(shí)恢復(fù)DBR。
FAT32的文件分配表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依然和FAT16相同,所不同的是,F(xiàn)AT32將記錄簇鏈的二進(jìn)制位數(shù)擴(kuò)展到了32位,故而這種文件系統(tǒng)稱為FAT32。32位二進(jìn)制位的簇鏈決定了FAT表最大可以尋址2T個(gè)簇。這樣即使簇的大小為1扇區(qū),理論上仍然能夠?qū)ぶ?TB范圍內(nèi)的分區(qū)。但實(shí)際中FAT32是不能尋址這樣大的空間的,隨著分區(qū)空間大小的增加,F(xiàn)AT表的記錄數(shù)會變得臃腫不堪,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。所以在實(shí)際中通常不格式化超過32GB的FAT32分區(qū)。WIN2000及之上的OS已經(jīng)不直接支持對超過32GB的分區(qū)格式化成FAT32,但WIN98依然可以格式化大到127GB的FAT32分區(qū),但這樣沒必要也不推薦。同時(shí)FAT32也有小的限制,F(xiàn)AT32卷必須至少有65527個(gè)簇,所以對于小的分區(qū),仍然需要使用FAT16或FAT12。
分區(qū)變大時(shí),如果簇很小,文件分配表也隨之變大。仍然會有上面的效率問題存在。既要有效地讀寫大文件,又要最大可能的減少空間的浪費(fèi)。FAT32同樣規(guī)定了相應(yīng)的分區(qū)空間對應(yīng)的簇的大小,見表12:
表12 FAT32分區(qū)大小與對因簇大小
分區(qū)空間大小 每個(gè)簇的扇區(qū) 簇空間大小
<8GB 8 4k
>=8GB且<16GB 16 8k
>=16GB且<32GB 32 16k
>=32GB 64 32k
簇的取值意義和FAT16類似,不過是位數(shù)長了點(diǎn)罷了,比較見表13:
表13 FAT各系統(tǒng)記錄項(xiàng)的取值含義(16進(jìn)制)
FAT12記錄項(xiàng)的取值 FAT16記錄項(xiàng)的取值 FAT32記錄項(xiàng)的取值 對應(yīng)簇的表現(xiàn)情況
000 0000 00000000 未分配的簇
002~FFF 0002~FFEF 00000002~FFFFFFEF 已分配的簇
FF0~FF6 FFF0~FFF6 FFFFFFF0~FFFFFFF6 系統(tǒng)保留
FF7 FFF7 FFFFFFF7 壞簇
FF8~FFF FFF8~FFFF FFFFFFF8~FFFFFFFF 文件結(jié)束簇
FAT32的另一項(xiàng)重大改革是根目錄的文件化,即將根目錄等同于普通的文件。這樣根目錄便沒有了FAT16中512個(gè)目錄項(xiàng)的限制,不夠用的時(shí)候增加簇鏈,分配空簇即可。而且,根目錄的位置也不再硬性地固定了,可以存儲在分區(qū)內(nèi)可尋址的任意簇內(nèi),不過通常根目錄是最早建立的(格式化就生成了)目錄表。所以,我們看到的情況基本上都是根目錄首簇占簇區(qū)順序上的第1個(gè)簇。在圖4.3.12中也是按這種情況制作的畫的。
FAT32對簇的編號依然同F(xiàn)AT16。順序上第1個(gè)簇仍然編號為第2簇,通常為根目錄所用(這和FAT16是不同的,F(xiàn)AT16的根目錄并不占簇區(qū)空間,32個(gè)扇區(qū)的根目錄以后才是簇區(qū)第1個(gè)簇)
FAT32的文件尋址方法與FAT16相同,但目錄項(xiàng)的各字節(jié)參數(shù)意義卻與FAT16有所不同,一方面它啟用了FAT16中的目錄項(xiàng)保留字段,同時(shí)又完全支持長文件名了。
對于短文件格式的目錄項(xiàng)。其參數(shù)意義見表14:
表14 FAT32短文件目錄項(xiàng)32個(gè)字節(jié)的表示定義
字節(jié)偏移(16進(jìn)制) 字節(jié)數(shù) 定義
0x0~0x7 8 文件名
0x8~0xA 3 擴(kuò)展名
0xB* 1 屬性字節(jié) 00000000(讀寫)
00000001(只讀)
00000010(隱藏)
00000100(系統(tǒng))
00001000(卷標(biāo))
00010000(子目錄)
00100000(歸檔)
0xC 1 系統(tǒng)保留
0xD 1 創(chuàng)建時(shí)間的10毫秒位
0xE~0xF 2 文件創(chuàng)建時(shí)間
0x10~0x11 2 文件創(chuàng)建日期
0x12~0x13 2 文件最后訪問日期
0x14~0x15 2 文件起始簇號的高16位
0x16~0x17 2 文件的最近修改時(shí)間
0x18~0x19 2 文件的最近修改日期
0x1A~0x1B 2 文件起始簇號的低16位
0x1C~0x1F 4 表示文件的長度
* 此字段在短文件目錄項(xiàng)中不可取值0FH,如果設(shè)值為0FH,目錄段為長文件名目錄段
說明:
(1)、這是FAT32短文件格式目錄項(xiàng)的意義。其中文件名、擴(kuò)展名、時(shí)間、日期的算法和FAT16時(shí)相同的。
(2)、由于FAT32可尋址的簇號到了32位二進(jìn)制數(shù)。所以系統(tǒng)在記錄文件(文件夾)開始簇地址的時(shí)候也需要32位來記錄,F(xiàn)AT32啟用目錄項(xiàng)偏移0x12~0x13來表示起始簇號的高16位。
(3)、文件長度依然用4個(gè)字節(jié)表示,這說明FAT32依然只支持小于4GB的文件(目錄),超過4GB的文件(目錄),系統(tǒng)會截?cái)嗵幚怼?div style="height:15px;">
FAT32的一個(gè)重要的特點(diǎn)是完全支持長文件名。長文件名依然是記錄在目錄項(xiàng)中的。為了低版本的OS或程序能正確讀取長文件名文件,系統(tǒng)自動為所有長文件名文件創(chuàng)建了一個(gè)對應(yīng)的短文件名,使對應(yīng)數(shù)據(jù)既可以用長文件名尋址,也可以用短文件名尋址。不支持長文件名的OS或程序會忽略它認(rèn)為不合法的長文件名字段,而支持長文件名的OS或程序則會以長文件名為顯式項(xiàng)來記錄和編輯,并隱藏起短文件名。
(3)、如果文件名中"~"后面的數(shù)字達(dá)到5,則短文件名只使用長文件名的前兩個(gè)字母。通過數(shù)學(xué)操縱長文件名的剩余字母生成短文件名的后四個(gè)字母,然后加后綴"~1"直到最后(如果有必要,或是其他數(shù)字以避免重復(fù)的文件名)。
長文件名的實(shí)現(xiàn)有賴于目錄項(xiàng)偏移為0xB的屬性字節(jié),當(dāng)此字節(jié)的屬性為:只讀、隱藏、系統(tǒng)、卷標(biāo),即其值為0FH時(shí),DOS和WIN32會認(rèn)為其不合法而忽略其存在。這正是長文件名存在的依據(jù)。將目錄項(xiàng)的0xB置為0F,其他就任由系統(tǒng)定義了,Windows9x或Windows 2000、XP通常支持不超過255個(gè)字符的長文件名。系統(tǒng)將長文件名以13個(gè)字符為單位進(jìn)行切割,每一組占據(jù)一個(gè)目錄項(xiàng)。所以可能一個(gè)文件需要多個(gè)目錄項(xiàng),這時(shí)長文件名的各個(gè)目錄項(xiàng)按倒序排列在目錄表中,以防與其他文件名混淆。
長文件名中的字符采用unicode形式編碼(一個(gè)巨大的進(jìn)步哦),每個(gè)字符占據(jù)2字節(jié)的空間。其目錄項(xiàng)定義如表15。
系統(tǒng)在存儲長文件名時(shí),總是先按倒序填充長文件名目錄項(xiàng),然后緊跟其對應(yīng)的短文件名。從表15可以看出,長文件名中并不存儲對應(yīng)文件的文件開始簇、文件大小、各種時(shí)間和日期屬性。文件的這些屬性還是存放在短文件名目錄項(xiàng)中,一個(gè)長文件名總是和其相應(yīng)的短文件名一一對應(yīng),短文件名沒有了長文件名還可以讀,但長文件名如果沒有對應(yīng)的短文件名,不管什么系統(tǒng)都將忽略其存在。所以短文件名是至關(guān)重要的。在不支持長文件名的環(huán)境中對短文件名中的文件名和擴(kuò)展名字段作更改(包括刪除,因?yàn)閯h除是對首字符改寫E5H),都會使長文件名形同虛設(shè)。長文件名和短文件名之間的聯(lián)系光靠他們之間的位置關(guān)系維系顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。其實(shí),長文件名的0xD字節(jié)的校驗(yàn)和起很重要的作用,此校驗(yàn)和是用短文件名的11個(gè)字符通過一種運(yùn)算方式來得到的。系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的算法來確定相應(yīng)的長文件名和短文件名是否匹配。這個(gè)算法不太容易用公式說明,我們用一段c程序來加以說明。