FAT16/FAT32文件系統介紹 
 
作者: 來源: 日期:2007-04-11 10:39:22  點擊次數：50 
 
本文摘自電子工程專輯，原作者是HGST（日立環球存儲技術公司）的高級應用工程師William F. Heybruck，旨在給通用PC或數碼相機用戶介紹文件分配表(FAT)和簇的概念和意義，并介紹12位、16位和32位FAT的特點和不同應用以及未來的發展趨勢。 
 

在開發最初的個人計算機時，人們用180KB的軟磁盤，不久便采用360KB的雙面磁盤。為了組織這些存儲設備上數據，最初的DOS系統開發者設計一個表來指示哪個扇區屬于哪些文件，以及哪些扇區空閑，這樣操作系統可以最大限度地利用這些磁盤空間，使文件可以存儲在不連續的扇區上。文件數據可以分散有組織地存儲在磁盤的不同扇區，這稱為文件分割。 

 

由于在360KB磁盤上有720個扇區，因此，表要做得足夠大以能標識每個扇區，并預留一些空間以備未來采用更大存儲空間的磁盤。表中的每個記錄只用一個字節，這樣只能有256個可能值，不能滿足這么多扇區的需要。如果采用兩個字節則最多可以有65,536個記錄，但這樣將浪費磁盤空間。因此，綜合這兩種情況，決定采用12位作為表記錄的長度來跟蹤磁盤上扇區的利用情況。采用12位長度可以有4,096個可能值，如果每個表記錄對應一個512字節扇區，那么這個FAT表可以處理高達2MB存儲容量的存儲設備。 

 

但要從這么長的表中得到需要的信息將花太長時間，因此，人們引入了簇(cluster)的概念。這使設備的最小存儲單元從單個扇區增加到固定數量扇區，這些固定數量扇區稱為簇。對于180KB磁盤，簇的大小為兩個扇區(1,024字節)。因此，如果要保存一個500字節的文件，將占用磁盤上1,024個字節。這看上去會浪費，但實際上簇的概念在存儲大文件時效果很好，而實際上多數系統和用戶文件都是較大的。表1列出FAT所能代表簇的最大數字。 

 

簇的概念 

 

磁盤上最小可尋址存儲單元稱為扇區，通常每個扇區為512個字節(或字符)。由于多數文件比扇區大得多，因此如果對一個文件分配最小的存儲空間，將使存儲器能存儲更多數據，這個最小存儲空間即稱為簇。根據存儲設備(磁盤、閃卡和硬盤)的容量，簇的大小可以不同以使存儲空間得到最有效的應用。在早期的360KB磁盤上，簇大小為2個扇區(1,024字節)；第一批的10MB硬盤的簇大小增加到8個扇區(4,096字節)；現在的小型閃存設備上的典型簇大小是8KB或16KB。2GB以上的硬盤驅動器有32KB的簇。表2列出在給定簇大小和FAT類型的最大分區。 

                    表1：FAT位數與簇數量對應表

FAT位數
 簇數量
 
12
 4096
 
16
 65536
 
32
 4294967296
 

 

為什么采用簇呢？通常，存儲設備上的空間分配是隨機的。在一個新存儲設備上，文件連續存儲，并知道開始和結束扇區和長度，在讀取時可以根據這些信息重新得到所存儲的文件。但是，過一段時間后，有些文件將會被擦掉，同時可能有些文件增大，這時不能保證同一個文件存儲在連續的一系列扇區里。因此，需要一種方法來辨別哪個扇區被分配到某些文件，以及還有哪些扇區可用。這時可以采用一種表結構來實現這種功能，使每個扇區對應一個表記錄。然而，由于大多數文件存儲在多個扇區，一個記錄對應一個扇區的作法將造成一些浪費。因此，采用每個記錄代表一個固定數量扇區將更有意義，這個固定扇區被稱為簇。 

 

給文件分配扇區 

 FAT16/FAT32文件系統介紹

如果給一個文件(簇)分配的最小存儲空間大小取決于保存該文件的介質類型，我們必須有一種方法來標明某個簇是否可用或者已分配給一個文件。如果已將一個簇分配給一個文件，我們必須知道這個簇分配給文件的哪部分了，這就是通過一個鏈接列表來實現，即文件分配表(FAT)。FAT僅僅是一個包含