fat32文件系统解析

通过使用DiskEditor对硬盘的分析，现对硬盘的MBR区及FAT32文件系统做一个详细的介绍。

新硬盘－>低格后  变化：所有扇区中的字节数据填充为0x00
低格后－>分区后  变化：写硬盘的MBR（主引导扇区）区
分区后－>格式华  变化：写硬盘的FAT（文件分配表）区

MBR区介绍：
起始位置：0柱面0磁头1扇区（硬盘的第一个扇区）
结束位置：0柱面0磁头1扇区
大小：512（硬盘每个扇区的所占用的字节数）个字节
   
00 01 02 03 04 05 06 07  08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
00000000 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
00000010 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
………… … … … … … … … … － … … … … … … … …
000001b0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 80 01
000001c0 01 00 0c ff ff fe 3f 00 － 00 00 fc 8a 38 01 00 00
000001d0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001e0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001f0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 55 aa

  000 ~ 1bd （446字节）executable code（我们不使用，固定填写0x00）
  1be ~ 1cd （16字节）1st partition entry（参数解释见下面）
  1ce ~ 1dd （16字节）2st partition entry（同第一个分区）
  1de ~ 1ed （16字节）3st partition entry（同第一个分区）
  1ee ~ 1fd （16字节）4st partition entry（同第一个分区）
  1fe ~ 1ff （2字节）boot record signature（固定值：55 aa）

现以第一个分区的入口参数为例：
80  分区状态（80H表示为激活分区， 00H表示为非激活分区）
01 分区的开始磁头
01 00 分区的开始柱面和扇区（0 ~ 5位为扇区号、8 ~ 15位为柱面号的低8位，6 ~ 7位为柱面号的高两位）
0c 分区的类型（0c表示为FAT32，用LBA方式）
ff 分区的结束磁头
ff fe 分区的结束柱面和扇区（表示同开始磁头）
3f 00 00 00 从MBR到第一个分区扇区的扇区个数（一般为硬盘扇区的最大值）
fc 8a 38 01 分区的总扇区数（可以计算扇区的总大小）





FAT区介绍：
起始位置：0柱面1磁头0扇区
结束位置：根据硬盘参数不同有所不同
大小：硬盘的总簇数×4字节

FAT区中的BOOT：
起始位置：0柱面1磁头0扇区
结束位置：0柱面1磁头0扇区
大小：512字节

00 01 02 03 04 05 06 07  08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
00000000 eb 58 90 4d 53 57 49 4e － 34 2e 31 00 02 08 20 00
00000010 02 00 00 00 00 f8 00 00 － 3f 00 ff 00 3f 00 00 00
00000020 fc 8a 38 01 fc 4d 00 00 － 00 00 00 00 02 00 00 00
00000030 01 00 06 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
00000040 80 00 29 ab 0b 64 15 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
00000050 00 00 46 41 54 33 32 20 － 20 20 xx xx xx xx xx xx
00000060 xx xx xx xx xx xx xx xx － xx xx xx xx xx xx xx xx
…… … … … … … … … … － … … … … … … … …
000001f0 xx xx xx xx xx xx xx xx － xx xx xx xx xx xx 55 aa

  000 ~ 059 （60字节）各个参数（参数解释见下面）
  000 ~ 059 （420字节）executable code（初始值固定）
  000 ~ 059 （2字节）boot record signature（固定值：55 aa）

现解释各个参数的含义：
eb 58 90    跳转代码（固定值： eb 58 90）
4d 53 57 49 4e 34 2e 31 OEM名字（固定值： 表示N4.1）
00 02  每扇区的字节数（512）
08    每簇的扇区数
20 00  保留的扇区数（通常固定为32）
02    FAT表的个数（通常有2个）
00 00  未使用（固定为0）
00 00    未使用（固定为0）
f8    介质类型（硬盘为f8）
00 00    未使用（固定为0）
3f 00    每磁道的最大扇区数（硬盘的参数）
ff 00    最大磁头数（硬盘的参数）
3f 00 00 00 分区中隐藏的扇区数（初始化时写入每磁道的最大扇区数）
fc 8a 38 01 分区中的扇区总数（自己根据硬盘参数计算）
fc 4d 00 00 每个FAT表占用的扇区数
00 00 Flags(Bits 0-4 Indiate Active FAT Copy)(Bit 7 Indicates whether FAT mirroring is enabled or disable <clear is enabled>)(if FAT mirroring is disabled, the FAT information is only written to the copy indicated by bits 0-4)
00 00 FAT32驱动版本（固定值：00 00）
02 00 00 00 根目录区的开始簇号（00 01 两个簇号不使用）
01 00 文件系统信息（后面有相关的说明）扇区所在位置的扇区号（此扇区号为相对位置）
06 00 备份引导扇区所在位置的扇区号（此扇区号为相对位置）
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 保留
80 分区的逻辑驱动号（第一个分区固定为80）
00 未使用
29 扩展标识（固定值：29）
ab 0b 64 15 分区的串号（工控机硬盘为74 00 e6 f0）
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  分区的名称（工控机硬盘为4e 4f 20 4e 41 4d 45 20 20 20 20意思为“NO NAME”）
46 41 54 33 32 20 20 20  FAT名称（固定值：表示“FAT32”）


executable code：
具体含义不明（应该是用来引导用的代码）

FAT区中的文件系统信息区：
起始位置：0柱面1磁头1扇区
结束位置：0柱面1磁头1扇区
大小：512字节

00 01 02 03 04 05 06 07  08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
00000000 52 52 61 41 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
00000010 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
…… … … … … … … … … － … … … … … … … …
000001e0 00 00 00 00 72 72 41 61 － 75 90 1d 00 44 05 00 00
000001f0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 55 aa

  000 ~ 003 1e4 ~ 1fd （30字节）各个参数（参数解释见下面）
  004 ~ 1e3 （480字节）未知（固定值：00）
  000 ~ 059 （2字节）boot record signature（固定值：55 aa）

现解释各个参数的含义：
52 52 61 41  标识（First Signature）
72 72 41 61  标识（Signture of FSInfo sector）
75 90 1d 00  剩余的簇数（如果设置为ff ff ff ff，表示未知）（工控机硬盘为fc 94 18 00）
44 05 00 00  最近一次被分配的簇号（工控机硬盘为02 00 00 00）
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  保留
00 00    未知


FAT区中的未知数据区
起始位置：0柱面1磁头2扇区
结束位置：0柱面1磁头2扇区
大小：512字节

00 01 02 03 04 05 06 07  08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
00000000 fa 66 0f b6 46 10 66 8b － 4e 24 66 f7 e1 66 03 46
00000010 1c 66 0f b7 56 0e 66 03 － c2 33 c9 66 89 46 fc 66
00000020 c7 46 f8 ff ff ff ff fa － 66 8b 46 2c 66 83 f8 02
00000030 0f 82 cf fc 66 3d f8 ff － ff 0f 0f 83 c5 fc 66 0f
00000040 a4 c2 10 fb 52 50 fa 66 － c1 e0 10 66 0f ac d0 10
00000050 66 83 e8 02 66 0f b6 5e － 0d 8b f3 66 f7 e3 66 03
00000060 46 fc 66 0f a4 c2 10 fb － bb 00 07 8b fb b9 01 00
00000070 e8 be fc 0f 82 aa fc 38 － 2d 74 1e b1 0b 56 be d8
00000080 7d f3 a6 5e 74 19 03 f9 － 83 c7 15 3b fb 72 e8 4e
00000090 75 d6 58 5a e8 66 00 72 － ab 83 c4 04 e9 64 fc 83
000000a0          －       
000000b0          －       
000000c0          －       
000000d0          －       
000000e0          －       
000000f0          －       
00000100 d2 03 c0 13 d2 e8 18 00 － fa 26 66 8b 01 66 25 ff
00000110          －       
00000120          －       
00000130          －       
00000140          －       
00000150          －       
00000160          －       
00000170 0f a4 c2 10 fb 8b df b9 － 01 00 e8 b4 fb 5a 0f 82
00000180 9f fb fb 8b da c3 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
00000190 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001a0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001b0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001c0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001d0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001e0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 00 00
000001f0 00 00 00 00 00 00 00 00 － 00 00 00 00 00 00 55 aa





FAT表介绍：
起始位置：0柱面1磁道1扇区＋保留扇区数＋（每个FAT表占用的扇区数×2）
结束位置：根据分区情况确定
大小：根据分区情况确定

00 01 02 03 04 05 06 07  08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
00000000 f8 ff ff 0f ff ff ff ff  ff ff ff 0f ff ff ff 0f
00000010 a6 00 00 00 ff ff ff 0f  ff ff ff 0f ff ff ff 0f
……               
000001e0 ff ff ff 0f ff ff ff 0f  ff ff ff 0f ff ff ff 0f
000001f0 ff ff ff 0f ff ff ff 0f  ff ff ff 0f ff ff ff 0f

说明：
每簇的使用情况用32位二进制填写，未被分配的簇相应位置写零；坏簇相应位置填入特定值；已分配的簇相应位置填入非零值，具体为：如果该簇是文件的最后一簇，填入的值为FFFFFF0FH，如果该簇不是文件的最后一簇，填入的值为该文件占用的下一个簇的簇号，这样，正好将文件占用的各簇构成一个簇链，保存在FAT表中。0000000H、00000001H两簇号不使用，其对应的两个DWORD位置(FAT表开头的8个字节)用来存放该盘介质类型编号。FAT表的大小就由该逻辑盘数据区共有多少簇所决定，取整数个扇区


DATA区介绍：
起始位置：0柱面1磁道1扇区＋保留扇区数＋（每个FAT表占用的扇区数×2）
结束位置：根据分区情况确定
大小：根据分区情况确定

00 01 02 03 04 05 06 07  08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
00000000 57 49 4e 39 38 20 20 20 － 20 20 20 10 00 00 00 00
00000010 00 00 1b 2f 00 00 e8 60 － 1b 2f 03 00 00 00 00 00
……          －       
000001e0 53 59 53 54 45 4d 20 20 － 31 53 54 06 00 00 00 00
000001f0 00 00 26 2f 01 00 a7 61 － 1b 2f 9c 6d 20 60 08 00

  000 ~ 01f （32字节） 根目录区中的WIN98子目录（参数解释见下面）
  1e0 ~ 1ff （32字节）根目录区中的SYSTEM.1st文件（参数解释同上）

现解释各个参数的含义：
57 49 4e 39 38 20 20 20  文件名（WIN98）
20 20 20 文件扩展名（无）
10  文件属性（最高两位保留未用，0至5位分别是只读位、隐藏位、系统位、卷标位、子目录位、归档位）
00  仅长文件名目录项用，用来存储其对应的短文件名目录项的文件名字节校验和等
00 00 00 24位二进制的文件建立时间，其中的高5位为小时，次6位为分钟
00 00 16位二进制的文件建立日期，其中的高7位为相对于1980年的年份值，次4位为月份，后5位为月内日期
1b 2f 16位二进制的文件最新访问日期，定义同上
00 00 起始簇号的高16位
e8 60 16位二进制的文件最新修改时间，其中的高5位为小时，次6位为分钟，后5位的二倍为秒数
1b 2f 16位二进制的文件建立日期，其中的高7位为相对于1980年的年份值，次4位为月份，后5位为月内日期
03 00 起始簇号的低16位
00 00 00 00 32位的文件字节长度（对于子目录，此项为0）



图示硬盘分区结构：

MBR(硬盘主引导分区)
＋
FAT(文件分配表区)…………
BOOT(1个扇区)＋文件系统信息区(1个扇区)＋未知(固定数据，1个扇区)＋3个保留扇区
BOOT(1个扇区)＋文件系统信息区(1个扇区)＋未知(固定数据，1个扇区)＋3个保留扇区
FAT表
FAT表
＋
DATA(数据区)

还是不错的，谢谢了