1. 簡介

在早期計算機剛發展的時候，那時候硬盤大小、flash設備容量都比較小，隨著技術的不斷迭代更新，硬盤容量越來越大。在早期，面對小容量的硬盤/flash，往往采用對應地址存放對應數據的方案，由于數據量不大，操作起來尚還可以。但是發展到今天，隨著硬盤/flash容量不斷增大，存儲的數據也越來越多，早期單一的對應地址存放對應數據的方案已經無法滿足我們的需求，操作硬盤/flash會變得異常的困難復雜。

因此針對上述問題，一群大佬們便開始設計文件系統這樣一個東西，用來管理硬盤/flash上的數據信息，像我們電腦上打開文件夾，訪問里面的文件，這其實就是基于文件系統訪問電腦硬盤上數據的一個操作。

發展至今，文件系統已有眾多版本，本文主要分享 關于FAT文件系統的詳細設計， FAT文件系統適用于嵌入式設備，如SD卡、SD nand、spi nor flash等眾多存儲設備，同時基于此文件系統的文件亦能被電腦正常讀取。

2. 基礎概念

在研究文件系統之前，我們需要首先弄清楚關于內存這塊的幾個基本概念：

2.1.區分 扇區、塊、簇的概念

扇區（sector）：flash可操作的最小單元，通常指我們擦除的最小單元大小，以sd nand舉例，通常最小為512Byte

塊（block） 以及 簇（cluster）：其實這是兩個相同的概念，只是由于歷史原因，在不同系統上的不同稱呼，在windows中稱簇，而在linux中稱塊。一個簇/塊由多個扇區組成，由于一個扇區的空間較小，因此文件系統通過會將多個扇區組合在一起形成一個簇，并以簇為單位進行讀寫操作！一個簇通常可以由 2、4、8、… 、2的n次方個扇區組成。

2.2.FAT文件系統總共由FAT12、FAT16以及FAT32三個版本，這是由于隨著存儲技術不斷發展，FAT文件系統迭代導致，數字越大，版本越新，新版本對老版本完全兼容！

3. FAT文件系統組成介紹

Fat文件系統官方文檔：

FAT文件系統在flash上的布局如下圖所示，總共由四個區域組成：

保留區

FAT區

根目錄區 （FAT32類型不包含此區域）

數據區

接下來，我們對一張格式化為FAT格式的SD卡進行分析，理解FAT文件系統的實現細節：

4. FAT文件系統分析

4.1 采用FAT格式格式化SD nand/sd卡

1.使用win10格式化一張118.5M的SD nand / sd卡，我這里用的是手上的一顆 創世CS 家的sd nand加一塊轉接板，和SD卡完全沒有區別，且SD nand在穩定性上比SD卡具有優勢。

此處由于SD nand（SD卡）大小原因，默認采用FAT16進行了格式化！因此在下文中我們先以FAT16進行分析，之后再重新格式化為FAT32進行分析，就很容易懂了！

4.2 引導扇區分析

1.使用 winhex 工具打開對應磁盤，注意需使用管理員權限運行

2.打開后我們可以以二進制的格式查看SD卡上所有數據，首先看到第一個扇區，也就是對應的引導扇區 boot sector，注意引導扇區位于保留區！

3.接下來我們根據官方文檔 對引導扇區進行分析

注意，FAT文件系統數據均采用小端格式！

a) 首先是FAT12/16/32公共部分，（偏移值 0 - 35）：

EB 3C 90：BS_JmpBoot，跳轉指令

4D 53 44 4F 53 35 2E 30：BS_OEMName，MSDOS 5.0，一個名字，指示創建此卷的操作系統，無其他作用

00 02：BPB_BytsPerSec，扇區大小 512 字節

04：BPB_SecPerClus，每次操作的最小扇區數，簇 Cluster，4 (與格式化時選擇的大小匹配 2048 = 512 * 4)

06 00：BPB_RsvdSecCnt，保留區的扇區數，6 (通過此可計算，FAT區起始地址為 6 * 512 = 0xC00)

02：BPB_NumFATs，FATs的個數，2（一般此值為2，多一個用來做冗余備份，解決系統異常導致第一個損壞時，增大恢復的可能性，表示FAT區有兩個FATs備份）

00 02：BPB_RootEntCnt，512，在FAT12/16系統中，此字段表示根目錄中32字節目錄條目數量，設置此值時需注意對齊，為了最大的兼容性，FAT16系統上此值應設置為512，FAT32系統上此值應設置為0

00 00：BPB_TotSec16，16位大小區域描述FAT卷扇區總數，0。當FAT12/16系統扇區數 ≥0x10000(65536)時，此字段應設置為0，真實值存放在 BPB_TotSec32 字段；對于FAT32系統，此值必須為0。(此處由于我們的總扇區數=118.510241024/512 = 242688 > 65536，所以此字段為0)

F8：BPB_Media 媒體類型

ED 00：BPB_FATSz16，237，一個FAT占用的扇區數，此字段僅在FAT12/16系統使用；FAT32系統，此字段必須為0，使用BPB_FATSz32字段替代。FAT區總大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇區（2372512=242688=0x3B400，由此可推算根目錄區起始地址：0x3B400+0xC00=0x3C000）。

3F 00：BPB_SecPerTrk，每個磁道的扇區數，此字段僅與具有幾何形狀且僅用于 IBM PC 的磁盤 BIOS 的介質相關，不用管。

FF 00：BPB_NumHeads，頭數量，此字段僅與具有幾何形狀且僅用于 IBM PC 的磁盤 BIOS 的介質相關，不用管。

00 00 00 00：BPB_HiddSec，0，FAT 卷之前的隱藏物理扇區數（當磁盤被分區之后，當前分區并不一定是從扇區頭開始的）

00 B4 03 00：BPB_TotSec32，242688，32位大小區域描述FAT卷扇區總數（整個卷空間大小）。FAT12/16系統，扇區總數小于0x10000時，此字段必須為0，真實值存放在BPB_FATSz16；FAT32系統，此字段一直有效。（118.5M = 512 * 242688）

b) 接下來是FAT12/16特有字段（偏移值36）

80：BS_DrvNum，IBM PC 的磁盤 BIOS 使用的驅動器號，00h代表軟盤，80h代表固定磁盤

00：BS_Reserved，保留字段，0

29：BS_BootSig，擴展引導簽名，表示以下存在三個字段

83 3E 07 E4：BS_VolID，與 BS_VolLab 一起構成卷序列號，一般在格式化的時候結合時間生成

4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20：(解析為:"NO NAME “)，BS_VolLab，11byte卷標，當卷標不存在時，此值應設置為"NO NAME”

46 41 54 31 36 20 20 20：(解析為:"FAT16 ")，BS_FilSysType文件系統類型，支持字段有："FAT12 ", "FAT16 " or "FAT "，注意很多人認為是通過此字段區分FAT12/16/32系統類型，實際是錯誤的，文件系統類型實際上是根據磁盤大小確定的，官方文檔 “Determination of FAT sub-type” 章節或本博文后文有描述，不過為了最大的兼容性考慮，此字段應設置為對應文件系統的名字。

33 C9 ~ CB D8：BS_BootCode，引導啟動程序，與平臺有關，不使用時填充為0

55 AA：BS_BootSign，0xAA55，引導簽名，指示這是一個有效的引導扇區當扇區大小大于512字節時，剩余的字段應全部使用0x0填充。

c) 如果是FAT32，則采用FAT32特有字段解析（偏移值和FAT12/16特有字段一致為36）

雖然此處我們的是FAT16格式，不過此處也將FAT的字段進行描述，方便理解。

BPB_FATSz32：一個FAT占用的扇區數，此字段僅在FAT32系統有效。FAT區總大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇區。

BPB_ExtFlags：擴展標識字段，bit7=0，表示所有FAT都是鏡像的和活躍的；bit7=1，表示只有bit3-0表示的FAT是有效的。

BPB_FSVer：FAT32版本，高字節是主版本號，低字節是次版本號。

BPB_RootClus：根目錄的第一個簇號，此值通常為2，因為前兩個簇一般用于保留。

BPB_FSInfo：FSInfo結構扇區與FAT32卷頂部的偏移扇區值。此值通常為1，因為其通常位于引導扇區旁邊。

BPB_BkBootSec：備份引導扇區與FAT32卷頂部的偏移扇區值。此值通常為6，考慮最大的兼容性，此值不建議為其他值。

BPB_Reserved：保留

BS_DrvNum：含義與FAT12/16字段一樣

BS_Reserved：含義與FAT12/16字段一樣

BS_BootSig：含義與FAT12/16字段一樣

BS_VolID：含義與FAT12/16字段一樣

BS_VolLab：含義與FAT12/16字段一樣

BS_FilSysType：始終為"FAT32 "，對FAT類型的確定沒有任何影響。

BS_BootCode32：引導啟動程序，與平臺有關，不使用時填充為0

BS_BootSign：0xAA55，引導簽名，指示這是一個有效的引導扇區當扇區大小大于512字節時，剩余的字段應全部使用0x0填充。

以上就是引導扇區內容的詳細分析了，通過引導扇區的內容，我們即可知道FAT文件系統依賴的硬件存儲空間大小、簇大小、扇區大小以及以及FAT系統版本等重要信息。

同時通過引導扇區的內容，我們便可計算出對應的FAT的四個區域的大小及起始偏移位置等重要信息，接下來計算FAT四個分區的起始位置及大小。

4.3 分區偏移及大小計算

FAT卷總共分為以下四個區域：

保留區

1.第一個扇區為引導扇區，存放BPB(BIOS Parameter Block)數據，存放的是FAT卷的配置參數。

2.上述參數中以 BPB_ 命名的字段都是 BPB 的一部分，而以 BS_ 標題命名的字段都不是 BPB 的一部分，而只是引導扇區的一部分

FAT區（分區表裝載區）

根目錄區

數據區

各分區偏移地址及大小如下：

此外，關于FAT區，通常存在一個以上的FAT，如此處所格式化的sd卡便存在兩個FAT，對應的偏移地址和大小如下：

4.4 FAT子類型確認

關于FAT的類型是FAT12/16/32確認：FAT類型由數據區內簇的數量決定，除此之外無其他辦法！

當一個卷，簇的數量 ≤4085 時，為FAT12

當一個卷，簇的數量 ≥4086 且 ≤65525 時，為FAT16

當一個卷，簇的數量 ≥65526 時，為FAT32

簇的數量計算公式：CountofClusters = DataSectors / BPB_SecPerClus;

如我們這里：CountofClusters = 242176 / 4 = 60544，所以為 FAT16！

當簇的大小從 512 ~ 32768字節的各種條件下，不同類型FAT對應卷的大小范圍如下：

4.4 訪問FAT條目

FAT區由一條條FAT條目構成，關于 FAT[N] 對應的條目具體位置計算如下：

FAT16：

FAT32：

格外需要注意的是，不同格式，對應的FAT條目的長度和格式不一樣：

此外對于FAT32格式，高4位是保留位，只有低28位有效！

具體如下圖所示：

4.5 文件與簇之間的關系

那么文件和簇之間的相互關系又是怎樣的呢？我們又是如何準確的找到存放在flash上的文件的呢？接下來讓我們看下文件與簇之間的關系映射。

在FAT卷上文件通過目錄管理，目錄是一個32字節數組組成的目錄條目結構，此目錄結構包含：文件名、文件大小、時間戳以及文件所在的第一個簇號。

簇號為0和1的簇被保留，由參數BPB_RootClus可知，有效簇從第2號簇開始。FAT[2](2號簇)對應數據區的第一個簇。

因此第N個簇的位置計算公式如下：

FirstSectorofCluster = DataStartSector + (N - 2) * BPB_SecPerClus

每個條目所在的位置，對應一個簇。當文件長度大于一個簇長度時，條目內的值為下一個條目的索引，直到文件所在的最后一個簇，由此構成簇鏈！文件所在的最有一個簇所對應的FAT條目內的值由一個特殊的值（EOC）組成，它永遠不會匹配任何有效的簇號，如下：

FAT12: 0xFF8 - 0xFFF (typically 0xFFF)

FAT16: 0xFFF8 - 0xFFFF (typically 0xFFFF)

FAT32: 0x0FFFFFF8 - 0x0FFFFFFF (typically 0x0FFFFFFF)

存在一些特殊的值被用來做損壞簇的標記，如下：

FAT12：0xFF7

FAT16：0xFFF7

FAT32：0xFFFFFFF7

不過此處需要注意，在FAT12/16系統上，上述特殊值絕不會和任何有效簇匹配，但是在FAT32上有可能，因此為了防止混淆，你在創建FAT32系統的時候應該避免這種情況發生！因此FAT32系統上簇的上限為268435445（大于256M個簇）

FAT條目初始化的時候，FAT[2] 及以后的數據應被初始化為0，指示未被使用處于空閑狀態，如果值不為0，則意味著簇被損壞或被使用狀態。在FAT12/16系統上，空閑簇的數量未被記錄，而在FAT32系統上，FAT32支持FSInfo結構體，里面記錄了空閑簇的數量。

關于FAT[0]和FAT[1]：

此兩個保留的條目，沒有與任何簇有聯系；不過具有其他意義，如下：

FAT12: FAT[0] = 0xF??; FAT[1] = 0xFFF;

FAT16: FAT[0] = 0xFF??; FAT[1] = 0xFFFF;

FAT32: FAT[0] = 0xFFFFFF??; FAT[1] = 0xFFFFFFFF;

FAT[0]中的?? 與 BPB_Media 相同；

FAT[1] 記錄了錯誤歷史記錄：卷臟標志（FAT16：bit15、FAT32：bit31），系統在啟動的時候清除此位，正常關閉的時候恢復。

如果此位已經清除，表明上次未被正常關閉，可能存在邏輯卷錯誤；硬件錯誤標志（FAT16：bit14、FAT32：bit30）當出現無法恢復的讀寫錯誤時清除，表明需要進行全面檢查。

關于FAT區域，有兩個重點注意事項：

第一個是FAT的最后一個扇區可能沒有被完全使用。在大多數情況下，FAT在扇區的中間結束。FAT驅動程序不應該對未使用的區域做出任何假設。在格式化卷時，應該用零填充它，并且在此之后不應更改它。

另一個是BPB_FATSz16/32可以指示比卷需要的值大的值。換句話說，未使用的扇區可以跟隨每個FAT。這可能是數據區域對齊或其他原因導致的。同時，在格式化時這些扇區也會被用零填充。

下表展示了不同FAT類型中FAT值所對應的含義解釋：

4.6 FSInfo扇區結構及備份引導扇區

此部分內容只在FAT32系統上存在，對于FAT12系統FAT區域大小最大6KB，對于FAT16系統FAT區域最大128KB，但是在FAT32系統上FAT區域通常上達數MB，這是因為FAT32系統支持FSInfo數據結構。

在FAT32系統上新增FSInfo數據結構的原因是：在FAT12/16系統上，想要知道flash上剩余的簇數需要掃描整個FAT區才能計算出來，但隨著flash容量的不斷擴大，掃描花費的時長越來越長，為了避免掃描浪費過多的時間，因此在FAT32系統上增加了FSInfo結構，用于記錄flash上剩余的簇數。

FSInfo數據結構如下：

注意：當扇區大小大于512字節時， 剩余空間采用0x00填充

4.7 FAT目錄

FAT目錄分為長文件名目錄（LFN）以及短文件名目錄（SFN），長文件目錄是在短文件名目錄上的一個擴展，具體采用長文件名還是短文件名由讀取FAT文件系統的操作系統決定，如windows；設置長文件名時短文件名也被設置，具有兼容性。

此外，有一個很重要的概念：在FAT文件系統上目錄也是一個文件，只是此文件的屬性不一樣而已。

在所有目錄中，有一個比較特殊的是根目錄，且根目錄作為頂層目錄必須存在。

在FAT12/16系統中，根目錄不是一個文件，且放在根目錄區，根目錄的最大條目數由 BPB_RootEntCnt 參數指示；

在FAT32系統中，根目錄與子目錄沒有什么區別，且根目錄的起始簇由 BPB_RootClus 參數指示。

根目錄與子目錄的另外一個區別是，根目錄不包含 . .. 此兩個點目錄，且它可以包含卷標（具有ATTR_VOLUME_ID屬性的條目）

4.7.1 SFN 短文件名目錄

目錄條目結構如下：

關于目錄結構的第一個字段 DIR_Name 的第一個元素 DIR_Name[0] 在目錄表中有著特殊作用，如下：

當此值為 0xE5 時，代表此目錄條目未被使用（或已廢棄）

當此值為 0x00 時，也代表此目錄條目未被使用；此外還提示后續目錄條目也未被使用，因為后續的目錄條目 DIR_Name[0] 都會是 0x00

如果文件名的第一個字符為 0xE5 這個特殊值，則使用 0x05 替代。

這么設計的意義是什么呢？將 DIR_Name[0] 用作特殊字符，其目錄在于方便文件刪除！當我們刪除一個文件的時候，文件系統并不會將此文件所對應的數據全部刪除，因為那樣太費時間了，也沒有必要，而是直接將對應文件的目錄項中的 DIR_Name[0] 修改為 0xE5 即可！

關于文件名字段 DIR_Name，在FAT文件系統中還有如下規定：

DIR_Name 字段的11字節的文件名分為兩個部分：8 字節的主文件名 + 3字節的擴展名；

文件名中主文件名與擴展名中間的 . 被省略，不在此記錄

如果主文件名長度不夠，小于8字節，則使用 0x20 空格填充

用于設置文件名的字符也有限制，支持的字符有 0～9 A～Z ! # $ % & ’ - @ ^ _ ` { } ~

主文件名和擴展名中的(a~z)ASCII字符都會被轉化成大寫字符保存

以下為文件名存儲示例：

4.7.2 LFN長文件名

長文件名是文件名的另外一種存儲方式，由于SFN短文件名具有長度、字符等限制，在一些場景下不能很好的滿足需求，因此就需要使用到長文件名，關于長文件名的具體內容如下：

長文件名是一個具有特殊屬性的目錄條目。長文件名目錄屬性 DIR_Attr 字段的值 ATTR_LONG_NAME = (ATTR_READ_ONLY | ATTR_HIDDEN | ATTR_SYSTEM | ATTR_VOLUME_ID) = 0x0F；

關于長文件名的目錄屬性如下：

關于長文件名，有以下幾點重要概念：

一個文件一定有短文名SFN，但不一定有長文件名LFN

長文件名LFN字段中僅包含文件名信息，不包含其他內容，其他內容需要通過短文件名SFN查看

如果一個文件既有長文件名也有短文件名，則長文件名是其主要名字，而短文件名則為附加名字

長文件名LFN條目在對應的短文件名SFN條目前面

一個文件的長文件名最長255字符，對應最多20個長文件名LFN條目

長文件名簡單理解起始就是存儲一個字符串，因此沒有類似SFN的限制，允許有空格、支持大小寫、允許多個.符號等

LFN條目文件名長度不夠，仍然采用0x20填充

下圖是官方關于一個名為 “MultiMediaCard System Summary.pdf” 的長文件名在flash上的長文件名條目，如下所示，一眼沒看明白也沒關系，后文有實例說明，對長文件名有概念了就行！

關于長文件名的checksum字段和計算，算法如下：

uint8_t create_sum (const DIR* entry)

{

int i;

uint8_t sum;

for (i = sum = 0; i < 11; i++) { /* Calculate sum of DIR_Name field */

sum = (sum >> 1) + (sum << 7) + entry->DIR_Name[i];

}

return sum;

}

4.7.3 LFN系統對于SFN的兼容

在使用LFN長文件名的系統中，會自動生成SFN短文件名已確保此文件在短文件名的文件系統中可使用。同時為了防止生成的短文件名沖突，SFN的生成采用 名稱+數字后綴+擴展 的格式，同時采用以下規則生成SFN：

小寫自動轉大寫

如果存在空格，則刪去空格，設置有損轉換標識

已.開頭的文件刪除頭部的.，并設置有損轉換標識

存在多個.的文件名，僅保留最后一個作為文件名與擴展的分隔，并設置有損轉換標識

其他不支持的字符，采用_代替，并設置有損轉換標識

文件名如果是Unicode編碼，則轉化為ANSI/OEM編碼；不能轉換的字符采用_代替，并設置有損轉換標識

長度超過8字節的部分，截斷，并設置有損轉換標識

擴展名字段超過3字節的，截斷，并設置有損轉換標識

有損轉轉換標識為：~，ASCII值為0x7E，十進制126

示例如下：

至此，FAT文件系統的理論部分已經描述完了，接下來我們繼續使用winhex對數據進行分析。

5. 分區分析

繼續回顧我們一開始的這張布局圖

5.1 保留分區分析

保留分區為第一個分區，其中引導扇區位于保留分區的第一個扇區。

根據 4.3 章節計算結果可知，保留分區起始地址為 0x00，大小 0xC00

保留分區數據如下，保留分區內最重要的內容即為引導扇區，除引導扇區外，其他剩余空間全部保留，采用0x00覆蓋。關于引導扇區已在 4.2 章節詳細分析，此處不再做介紹。

5.2 FAT區分析

根據 4.3 章節描述，FAT區的起始地址為 0xC00，大小為 0x3B400，此外存在兩個FAT區，FAT1和FAT2，起始地址分別為：0xC00、0x1E600，對應地址數據如下：

FAT1 數據：

FAT2 數據如下：

由于此處采用FAT16格式，所以每個FAT條目占據兩個字節！

根據上述數據進行分析：

確認 FAT2 為 FAT1 的備份；

存在5個FAT條目其中 FAT[0] 和 FAT[1] 為保留條目，FAT[0] 的內容與 BPB_Media 媒體類型字段一致，FAT[1] 用來記錄錯誤歷史記錄 （詳見 4.5 章節描述）

根據4.5章節描述，FAT[2](2號簇)對應數據區的第一個簇，又FAT[2]、FAT[3]、FAT[4] 數據均為 0xFF，表明存在三個文件，且每個文件的大小小于等于一個簇的空間；且分別存放在數據區第1到第3個簇上！

此處可能大家會由疑問，剛剛格式化的sd卡為什么會存在文件內，其實這個是系統文件，格式化后自帶的，默認是隱藏的，只有使用winhex才能看到，也就是對應的System Volume Information文件夾。

5.3 根目錄區分析

注意，根目錄區只有 FAT12 / FAT16 系統上存在，在FAT32系統上不存在此區域。

根目錄區用來記錄根目錄下的文件內容，根據 4.3 章節計算可知，根目錄區起始地址為：0x3C000，大小為0x4000，數據內容如下：

以下是對數據字段進行分析后的內容，如下圖所示：

格式化之后，默認會生成一個System Volume Infomation的系統文件夾，同時此文件夾是根目錄下唯一的一個文件，因此在根目錄的數據如上圖所示。

此文件夾為目錄屬性，是隱藏的系統目錄

長文件名為System Volume Information，短文件名為SYSTEM~1

此目錄指向存放的數據在2號簇（對應數據區第一個簇），文件大小字段，由于此文件為目錄屬性，此字段無意義，因此強制為0

至此，根目錄區分析完了，同時根目錄區的 System Volume Information文件指向數據區第一個簇（2號簇），接下來我們便進入數據區進行分析。

5.4 數據區分析

根據 4.3 章節計算可知，數據區起始地址為：0x40000，大小為242176 * 512 = 0x764 0000，數據內容如下：

對應數據字段分析如下：

System Volume Information 目錄下存在兩個文件，分別是IndexerVolumeGuid 和 WPSettings.dat。根據上述分析可知：

IndexerVolumeGuid文件的數據存放在 FAT[3]，3號簇上，即數據區的第3個簇（數據區的第1個簇為2號簇）；

WPSettings.dat 文件的數據存放在 FAT[4]，4號簇上，即數據區的第2個簇（數據區的第1個簇為2號簇）；

首先，我們跳轉到4號簇上查看IndexerVolumeGuid的數據，對應地址計算方式為：

FirstSectorofCluster = DataStartSector + (N - 2) * BPB_SecPerClus = 512 + (4 - 2) * 4

= 520;

對應地址為：FirstSectorofCluster * BPB_BytsPerSec = 520 * 512 = 0x0004 1000

接著跳轉到3號簇上查看WPSettings.dat的數據，對應地址計算方式為：

FirstSectorofCluster = DataStartSector + (N - 2) * BPB_SecPerClus = 512 + (3 - 2) * 4

= 516;

對應地址為：FirstSectorofCluster * BPB_BytsPerSec = 520 * 512 = 0x0004 0800

5.5 新增文件測試

1.在根目錄下新增 test 目錄，使用winhex更新磁盤數據，觀察各數據區變化

保留區無變化

FAT區變化如下：

根目錄區變化如下：

數據區變化：

2.新增long file test文件夾，里面存入一個 長度為 2050 Byte（占據兩個簇的空間） 的test.txt文件，使用winhex重新打開磁盤進行分析。

保留區無變化

FAT區變化如下：

根目錄區變化如下：

數據區變化如下： long file test 目錄數據指向6號簇，跳轉至6號簇，地址 DataStartSector + (N - 2) * BPB_SecPerClus = 0x40000 + (6-2) * 4 * 512 = 0x420000

test.txt 文件指向 7號簇，跳轉至7號簇，地址 DataStartSector + (N - 2) * BPB_SecPerClus = 0x40000 + (7-2) * 4 * 512 = 0x428000，均為test.txt的實際有效數據，如下：

6. 總結

以上便是關于FAT文件系統的全部分析了，通過上述分析，外加新增文件輔助理解，對于文件在FAT文件系統下如何管理、存儲，相信已經有了非常深入的了解。

FAT文件系統分為四個區：

保留區最重要的是里面包含引導扇區，引導扇區內存放著BIOS參數信息，通過此參數可以知道FAT文件系統的flash布局，以及flash大小，fat塊大小、簇大小等關鍵信息；

FAT區，記錄了文件所占用簇的情況，以及對于文件大小大于一個簇的文件，在FAT區內形成簇鏈，記錄文件由哪幾個簇組成

根目錄區，只有FAT12/16系統所有，記錄了根目錄下的文件/目錄條目信息

數據區，記錄數據分為兩個部分，第一部分為目錄信息，除根目錄外，每個文件夾需要占據一個及以上的簇描述對應目錄下的文件情況；第二部分為具體文件數據。兩部分數據通過短文件名SFN字段進行關聯！

以上就是FAT文件系統的簡單概括，由于本文使用的是FAT16文件系統作為實例分析。

審核編輯：湯梓紅