對磁盤(pán)的物理結構，邏輯結構和存儲結構有了比較深入的了解后，我們來(lái)仔細探討FAT32文件系統的存儲組織結構。說(shuō)到文件系統的組織結構，我們應該馬上意識到，這指的是文件系統在同一個(gè)分區內的組織結構，在這個(gè)話(huà)題上，我們完全可以不管分區之外的所有事情。
為了分析FAT32文件系統的存儲組織結構，我們來(lái)建立一個(gè)實(shí)實(shí)在在的文件系統：將U盤(pán)插入電腦，將U盤(pán)格式化成FAT32分區格式：
以建好的U盤(pán)FAT32文件系統為基礎，下面從文件系統的各個(gè)組成來(lái)分別加以介紹。
分區引導扇區DBR
用winhex打開(kāi)U盤(pán)顯示如下：
這是FAT32分區引導記錄 ，定義如下：
偏移00H: 3字節的 跳轉指令 EB 58 90，跳過(guò)下面的BPB和擴展BPB部分
偏移03H:8字節的硬盤(pán)分區類(lèi)型文本字符名：4D 53 44 4F 53 35 2E 30 即： MSDOS5.0
偏移0BH: 25字節的分區參數塊(BPB)，細分如下：
偏移0BH：扇區字節數 00 02 即0X0200,512字節
偏移0DH：每簇扇區數 08即每簇包括8個(gè)扇區
偏移0EH：保留扇區數 24 00即保留36個(gè)扇區
偏移10H：FAT表份數 02即兩個(gè)FAT表
偏移11H：未用 00 00
偏移13H：未用 00 00
偏移15H：介質(zhì)類(lèi)型 F8即本地硬盤(pán)
偏移16H：未用 00 00
偏移18H：每磁道扇區數 3F 00 即每磁道63扇區
偏移1AH：磁頭數 FF 00即255個(gè)磁頭
偏移1CH：隱藏扇區數 80 1F即8064個(gè)隱藏扇區
偏移20H：磁盤(pán)總扇區數 80 F0 77 00即總共7860352個(gè)扇區（7860352*512=4024500224，因為我的U盤(pán)是4G）
偏移24H:52字節的擴展分區參數塊(擴展BPB)，細分如下：
偏移24H：FAT表占用扇區數 EE 1D 00 00即FAT表占7662個(gè)扇區
偏移28H：未用 00 00 00 00
偏移2CH：根目錄入口簇號 02 00 00 00即根目錄從02號簇開(kāi)始
偏移30H：文件系統信息扇區號 01 00即扇區1
偏移32H：備份引導扇區的位置 06 00即6號扇區(第7個(gè)扇區)，從WINHEX中我們也可以看到，6號扇區的內容和0號引導扇區內容 是 一樣的
偏移34H：未用 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
偏移40H：物理磁盤(pán)號 00
偏移41H：未用 00
偏移42H：擴展引導標志 29即0X29
偏移43H：磁盤(pán)序列號F1 2A 27 04通常為一隨機數
偏移47H：卷標ASCII 4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20 即NO NAME
偏移52H：文件系統格式ASCII 46 41 54 33 32 20 20 20即FAT32
偏移5AH:分區引導代碼 420字節：
33C98ED1BCF47B8EC18ED9BD007C884E028A5640B408CD137305B9FFFF8AF166
0FB6C640660FB6D180E23FF7E286CDC0ED0641660FB7C966F7E1668946F8837E1
6007538837E2A007732668B461C6683C00CBB0080B90100E82B00E94803A0FA7DB
47D8BF0AC84C074173CFF7409B40EBB0700CD10EBEEA0FB7DEBE5A0F97DEBE0
98CD16CD196660663B46F80F824A00666A0066500653666810000100807E02000F8
52000B441BBAA558A5640CD130F821C0081FB55AA0F851400F6C1010F840D00FE4
602B4428A56408BF4CD13B0F96658665866586658EB2A6633D2660FB74E1866F7F1
FEC28ACA668BD066C1EA10F7761A86D68A56408AE8C0E4060ACCB80102CD13666
10F8254FF81C300026640490F8571FFC34E544C445220202020202000000000000000
00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000D0A52656D6F7665206469736B73206F72206F74686572206D656469
612EFF0D0A4469736B206572726F72FF0D0A507265737320616E79206B657920746F2
0726573746172740D0A0000000000ACCBD80000
偏移1FEH:有效扇區結束標志 55 AA
到此分區引導扇區介紹結束。
文件分配表FAT
簡(jiǎn)介：
FAT表(文件分配表)，是FAT文件系統中用于磁盤(pán)數據索引和定位而引進(jìn)的一種鏈式結構。在FAT文件系統中，文件的存儲依照FAT表制定的簇鏈式數據結構來(lái)進(jìn)行。同時(shí)，FAT文件系統將組織數據時(shí)使用的目錄也抽象為文件，以簡(jiǎn)化對數據的管理。
FAT1表位置的定位：
在我們前面介紹分區引導記錄的時(shí)候提到,在偏移0EH處存儲了保留扇區的個(gè)數，這個(gè)保留扇區數指的就是當前分區內DBR到FAT表之間的所有扇區的個(gè)數（包括DBR但不包括FAT表）。因此，我們可以定位FAT表所在的起始偏移位置了，即24H*200H=4800H。我們貼出4800H處得部分內容如下：
顯然沒(méi)有錯，這就是我們FAT1所存儲的位置，只是當前沒(méi)有存儲文件，所以FAT比較簡(jiǎn)單罷了。
FAT2表位置的定位：
在我們前面介紹分區引導記錄的時(shí)候提到,在偏移24H處存儲了FAT表所占用的扇區個(gè)數，我們又知道FAT2是緊鄰FAT1的，所以可以很容易得到FAT2的存儲位置的偏移地址：FAT1的起始偏移地址+FAT1的大小=4800H+1DEEH*200H=3C2400H,我們貼出3C2400H處的部分內容如下：
顯然沒(méi)有錯，這就是我們FAT2所存儲的位置，內容與FAT1相同。
FAT表的特性：
FAT表由一系列大小相等的FAT表項組成，它有如下特性：
FAT32中每個(gè)簇的簇地址，使用32bit(4個(gè)字節)記錄在FAT表中。FAT表中的所有字節位置以4個(gè)字節為單位進(jìn)行劃分，并對所有劃分后的位置由0進(jìn)行地址編號。0 號地址與1號地址被系統保留并存儲特殊標志內容。從2號地址開(kāi)始，每個(gè)地址對應于數據區的簇號，FAT表中的地址編號與數據區中的簇號相同。我們稱(chēng)FAT中的這些地址為FAT表項，FAT表項中記錄的值稱(chēng)為FAT表項值。
當文件系統被創(chuàng )建，也就是進(jìn)行格式化操作時(shí)，分配給FAT區域的空間將會(huì )被清空，在FAT1與FAT2的0號表項與1號表項寫(xiě)入特定值。由于創(chuàng )建文件系統的同時(shí)也會(huì )創(chuàng )建根目錄，也就是為根目錄分配了一個(gè)簇空間，通常為2號簇，所以2號簇所對應的2號FAT表項也會(huì )被寫(xiě)入一個(gè)結束標記。
如果某個(gè)簇未被分配使用，它所對應的FAT表項內的FAT表項值即用0進(jìn)行填充，表示該FAT表項所對應的簇未分配使用。
當某個(gè)簇已被分配使用時(shí)，則它對應的FAT表項值也就是該文件的下一個(gè)存儲位置的簇號。如果該文件結束于該簇，則在它的FAT表項中記錄的是一個(gè)文件結束標記，對于FAT32而言，代表文件結束的FAT表項值為0x0FFFFFFF。
如果某個(gè)簇存在壞扇區，則整個(gè)簇會(huì )用FAT表項值0x0FFFFFF7標記為壞簇，不再使用，這個(gè)壞簇標記就記錄在它所對應的FAT表項中。
由于簇號起始于2，所以FAT表的0號表項與1號表項不與任何簇對應。FAT32的0號表項值總是“F8FFFF0F”。1號表項可能被用于記錄臟標志，以說(shuō)明文件系統沒(méi)有被正常卸載或者磁盤(pán)表面存在錯誤。不過(guò)此值似乎并不重要，因此我們只要了解就可以。正常情況下，1號表項值為“FFFFFFFF”或“FFFFFF0F"。
在文件系統中新建文件時(shí)，如果新建的文件只占用一個(gè)簇，為其分配的簇所對應的FAT表項將會(huì )被寫(xiě)入結束標記。如果新建的文件不只占用一個(gè)簇，則在其所占用的每個(gè)簇對應的FAT表項中寫(xiě)入為其分配的下一簇的簇號，在最后一個(gè)簇對應的FAT表項中寫(xiě)入結束標記。
新建目錄時(shí)，只為其分配一個(gè)簇的空間，對應的FAT表項中寫(xiě)入結束標記。當目錄增大超出一個(gè)簇的大小時(shí)，將會(huì )在空閑空間中繼續為其分配一個(gè)簇，并在FAT表中為其建立FAT表鏈以描述它所占用的簇情況。
對文件或目錄進(jìn)行刪除操作時(shí)，它們所對應的FAT表項將會(huì )被清空，設置為0以表示其所對應的簇處于未分配狀態(tài)。
根目錄區
簡(jiǎn)介：
在FAT32文件系統中，根目錄的位置不再硬性地固定，可以存儲在分區內可尋址的任意簇內，不過(guò)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緊鄰FAT2，占簇區順序上的第1個(gè)簇（即2號簇）。同時(shí)，FAT32文件系統將根目錄當做普通的數據文件來(lái)看，所有沒(méi)有了目錄項數的限制，在需要的時(shí)候可以分配空簇，存儲更多的目錄項。
起始偏移地址定位：
根目錄起始扇區=保留扇區數+FAT×2+(起始簇-2)x每簇的扇區數，在我們前面介紹分區引導記錄的時(shí)候提到,偏移2CH處保存了根目錄起始簇號是2，所以求得根目錄起始扇區是24H+1DEEH*2H+(2-2)*8H=3C00H,即求得偏移地址3C00H*200H=780000H,我們貼出780000H處的部分內容如下：
目錄區的一個(gè)目錄項占用32個(gè)字節，可以是長(cháng)文件名目錄項、文件目錄項、子目錄項等。
短文件名格式的目錄項
對于短文件名格式的目錄項。其參數意義如下：
根據參數定義，我們來(lái)分析一下上圖的目錄項 54 45 53 54 5F 46 41 54 33 32 20 08 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 19 95 10 3F 00 00 00 00 00 00。其中起始11字節54 45 53 54 5F 46 41 54 33 32 20 是卷標TEST_FAT32；第12字節08指示當前目錄項保存的是卷標；第23-24字節19 95即9519H,是最近修改時(shí)間：19點(diǎn)40分50秒；第25-26字節10 3F即3F10H,是最近修改日期：2011年8月16日；
長(cháng)文件名格式的目錄項
FAT32的一個(gè)重要的特點(diǎn)是完全支持長(cháng)文件名。長(cháng)文件名依然是記錄在目錄項中的。為了低版本的OS或程序能正確讀取長(cháng)文件名文件，系統自動(dòng)為所有長(cháng)文件名文件創(chuàng )建了一個(gè)對應的短文件名，使對應數據既可以用長(cháng)文件名尋址，也可以用短文件名尋址。不支持長(cháng)文件名的OS或程序會(huì )忽略它認為不合法的長(cháng)文件名字段，而支持長(cháng)文件名的OS或程序則會(huì )以長(cháng)文件名為顯式項來(lái)記錄和編輯，并隱藏起短文件名。
當創(chuàng )建一個(gè)長(cháng)文件名文件時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)加上對應的短文件名，其原則如下：
(1)、取長(cháng)文件名的前6個(gè)字符加上"~1"形成短文件名，擴展名不變。
(2)、如果已存在這個(gè)文件名，則符號"~"后的數字遞增，直到5。
長(cháng)文件名的實(shí)現有賴(lài)于目錄項第12字節屬性字節，當此字節的值為0FH時(shí)，支持長(cháng)文件名的系統會(huì )將其當做長(cháng)文件名的依據，而只支持短文件名的系統會(huì )認為是異常而忽略掉。系統將長(cháng)文件名以13個(gè)字符為單位進(jìn)行切割，每一組占據一個(gè)目錄項。所以可能一個(gè)文件需要多個(gè)目錄項，這時(shí)長(cháng)文件名的各個(gè)目錄項按倒序排列在目錄表中，以防與其他文件名混淆。
長(cháng)文件名中的字符采用unicode形式編碼，每個(gè)字符占據2字節的空間。其目錄項定義如:
下面是我建立的長(cháng)文件名文件夾abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890的目錄項：
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