前面我們更多的集中在Linux系統(tǒng)下文件系統(tǒng)的介紹，是時候介紹一下其它文件系統(tǒng)了。今天我們介紹一下Windows操作系統(tǒng)下的文件系統(tǒng)，也就是FAT文件系統(tǒng)。嚴格的來說其實是DOS的文件系統(tǒng)。今天我們介紹一下FAT最古老的版本，FAT12文件系統(tǒng)的內容。

FAT文件系統(tǒng)的磁盤布局

在學習文件系統(tǒng)更多細節(jié)之前我們有必要了解一下它的整體磁盤布局，也就是數(shù)據(jù)是如何放置的。這樣便于我們對該文件系統(tǒng)進行更加深入的理解。

如上圖所示，FAT文件系統(tǒng)分為5個主要區(qū)域，分別是引導程序區(qū)，FAT1，FAT2，目錄文件項和文件數(shù)據(jù)。其中FAT1和FAT2也就是文件分配表(File Allocate Table)，它是FAT文件系統(tǒng)的核心，用于描述磁盤空間的使用情況。需要注意的是，這里的數(shù)值只是一個示例，并非固定不變，通常需要根據(jù)引導扇區(qū)的數(shù)據(jù)進行計算得到。

引導扇區(qū)

引導扇區(qū)是Windows操作系統(tǒng)下特有的，包含操作系統(tǒng)引導的作用。對于文件系統(tǒng)而言，這個扇區(qū)的作用其實與Linux文件系統(tǒng)的超級塊很像，其中包含著對文件系統(tǒng)整體的描述信息。如下圖所示是該扇區(qū)的前部分內容，其中偏移22的地方描述了FAT表的大小。

可以看出，其實FAT文件系統(tǒng)的磁盤布局是動態(tài)的。在圖一中描述的偏移信息并非一成不變的，而是在格式化的時候確定的，而且該信息可以在啟動扇區(qū)中找到。

目錄文件項

這里相當于FAT文件系統(tǒng)的根目錄。所有的文件或者目錄都要以這里為起始位置。這里每個文件或者目錄都是通過下面這個結構圖描述的。這里面包含文件名稱，擴展名，文件屬性和文件的數(shù)據(jù)位置等內容。

上述數(shù)據(jù)結構與Linux中的inode類似，可以看出每一項占用32字節(jié)的空間。這樣磁盤布局中的目錄文件項空間就可以細化成下圖這樣。其中每一個方塊代表上圖中的一個數(shù)據(jù)結構。這個數(shù)據(jù)結構里面比較重要的內容是文件名和文件數(shù)據(jù)的首地址。

有了文件數(shù)據(jù)的首地址，我們就知道文件的數(shù)據(jù)存儲在什么地方了。那么其它數(shù)據(jù)如何找到呢？這個時候就用到文件分配表了。

FAT-文件分配表

如果我們將FAT表放大，對于FAT12來說，它是由很多12位的數(shù)字構成。這些12位的數(shù)字稱為一個FAT表項，每一項與文件數(shù)據(jù)區(qū)的一個簇相對應。這個表項即表示了對應的數(shù)據(jù)簇是否被使用，又表示了所在文件的下一個數(shù)據(jù)簇的位置，具體差異由其中的數(shù)值表示。

為了便于理解FAT的作用，我們舉一個具體的例子，具體如下圖所示。假設有個文件file1.txt，我們根據(jù)目錄文件項知道其其實的簇地址是0x05，這個是該文件第一個簇的位置，然后根據(jù)簇地址就能找到FAT中對應的表項。根據(jù)表項內容，我們可以知道下一個簇的位置，以此類推，我們可以找到該文件的所有數(shù)據(jù)。

如果我們簡化一下這個結構，其實整個關系就是一個單向鏈表的關系，我們可以將FAT表項理解為next指針，簇則是data數(shù)據(jù)。只不過FAT表項和簇是通過地址偏移建立了兩者之間的關系。上圖可以簡化為下圖所示的樣子。

數(shù)據(jù)實例分析

我們可以通過實例來分析一下FAT的數(shù)據(jù)布局情況。假設我們采用Ubuntu18.04平臺。此時我們可以通過dd命令生成一個1MB的文件。然后通過loop設備將文件模擬成一個塊設備。之后就可以通過mkfs.fat進行格式化了。下面是格式化完后創(chuàng)建的文件。

完成上述操作后，我們其實就相當于在文件中創(chuàng)建了一個FAT文件系統(tǒng)了。然后我們可以通過vim打開這個文件分析其中的數(shù)據(jù)。比如下面是引導扇區(qū)的內容，我們可以將其中的內容與前面表格中相關數(shù)據(jù)對應來學習，這樣我們就可以有更深入的理解。

今天的內容先到這里，希望對大家有所幫助。后面我們專門寫一篇文章，介紹如何對磁盤數(shù)據(jù)進行分析。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的内核中根据inode得到文件名_聊聊DOS操作系统中的文件系统FAT12的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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