《Orange‘s》FAT12文件系统

FAT12

层次

• 扇区(Sector)：磁盘上的最小数据单元
• 簇(Cluster)：一个或多个扇区
• 分区(Partition)：通常指整个文件系统

引导扇区

引导扇区是整块软盘的第0个扇区，在这个扇区中有一个重要的数据结构叫BPB(BIOS Patameter Block)。格式如下表所示：

其中以BPB_开头的域属于BPB，以BS_开头的不属于BPB，只是引导扇区的一部分。

紧跟着引导扇区的是两个完全相同的FAT表，每个占用9个扇区。第二个FAT表后是根目录区的第一个扇区。根目录区后面是数据区。如下图所示：

根目录区放的是文件条目，每个条目占32字节，格式如下：

根目录区和数据区

这部分来实操一下书中的一个小例子。

首先，使用bximage创建一个虚拟软盘x.img。

接着，在FreeDOS下创建文本文件RIVER.TXT,内容为riverriverriver。

TREE.TXT 内容为treetreetree。再添加一个HOUSE目录，在目录下添加两个文本文件CAT.TXT,DOG.TXT内容同上。 FreeDOS下可使用EDIT来创建文件。 刚开始我使用书中之前虚拟FreeDOS的bochsrc，发现EDIT不存在。和freedos自带的bochsrc比较了下，发现自带的启动的是c.img。另外，比较a.img和c.img，也会发现两者大小相差很大。于是我猜测c.img才是完整的freedos。于是直接在自带的bochsrc上修改，并拷贝了c.img。成功启动后果然可以使用edit了。如果懒得修改可以直接参考：

###############################################################
# Configuration file for Bochs
###############################################################

# how much memory the emulated machine will have
megs: 32

# filename of ROM images
romimage: file=/usr/share/bochs/BIOS-bochs-latest
vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin

# what disk images will be used
floppya: 1_44=x.img, status=inserted
ata0-master: type=disk, path=c.img, cylinders=306, heads=4, spt=17
boot: c

# where do we send log messages?
# log: bochsout.txt

# disable the mouse
mouse: enabled=0

# enable key mapping, using US layout as default.
keyboard_mapping: enabled=1, map=/usr/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map

启动后，首先格式化x.img。

format A:

格式化后，进入A分区创建上述文件。（注：edit使用Alt键可切换至菜单）

接下来我们计算一下根目录的偏移量。由前面可知，根目录区从第19扇区开始，每个扇区为512字节，别忘记扇区从0开始计数，所以第一个字节位于偏移19×512=0x2600处。接着查看一下x.img偏移0x2600处是什么：

看到了刚刚创建的几个文件和文件夹。以RIVER.TXT为例，它的各项值如下表所示：

分别是：文件名、大小、时间、’日期、文件开始簇号和文件大小。

需要注意的是，数据区的第一个簇的簇号是2，不是0或1。

RIVER.TXT的开始簇号就是2，也就是说此文件的数据开始于数据区第一个簇。

想计算出第一个簇即第一个扇区，必须要知道根目录区所占的扇区数。

在本例中，每扇区字节数为200h，根目录文件数最大值E0h，由上文可知一个文件条目为32字节，所以根目录占用空间大小为32×E0h=1C00h,对应1C00h/200h=Eh=14个扇区。本例刚好整除，否则扇区数还要加1。

所以，数据区开始扇区号=根目录开始扇区号+14=19+14=33。偏移量为33×512=0x4200，接下来看一下内容：

果然就是RIVER.TXT的内容。

FAT表区

FAT表有2个，FAT2可看作是FAT1的备份。先用xxd看下它的结构(FAT1的开始扇区号是1，偏移为512字节=0x200)：

其中，每12位称为一个FAT项(即FAT12)，代表一个簇。第0个和第1个FAT项始终不使用，从第2个FAT项开始表示数据区的每一个簇。照应了前文所说的数据区第一个簇的簇号是2。

通常，FAT项的值代表的是文件的下一个簇号，但如果值大于或等于0xFF8，则表示当前簇已经是本文件的最后一个簇。如果值为0xFF7，表示它是一个坏簇。

以文件RIVER.TXT为例，开始簇号为2，对应FAT表中的值为0xFFF，表示这个簇已经是最后一个。

要注意的是，一个FAT项可能会跨越两个扇区，这种情况在编码实现的过程中要考虑在内。