檔案分配表(FAT)

簡介

檔案分配表FAT(FileAllocationTable)用來記錄檔案所在位置的表格.它對於硬碟的使用是非常重要的,假若丟失檔案分配表,那么硬碟上的數據就會因無法定位而不能使用了。不同的作業系統所使用的檔案系統不盡相同,在個人計算機上常用的作業系統中,DOS6.x及以下版本和Windows3.x使用FAT16;OS/2使用HPFS;WindowsNT則使用NTFS;而MS-DOS7.10/8.0(Windows95OSR2及Windows98自帶的DOS)及ROM-DOS7.x同時提供了FAT16及FAT32供用戶選用。其中我們接觸最多的是FAT16、FAT32檔案系統。

內容

Windows95OSR2和Windows98開始支持FAT32檔案系統,它是對早期DOS的FAT16檔案系統的增強,由於檔案系統的核心--檔案分配表FAT由16位擴充為32位,所以稱為FAT32檔案系統。在一邏輯盤(硬碟的一分區)超過512兆位元組時使用這種格式,會更高效地存儲數據,減少硬碟空間的浪費,一般還會使程式運行加快,使用的計算機系統資源更少,因此是使用大容量硬碟存儲檔案的極有效的系統。
(一)FAT32檔案系統將邏輯盤的空間劃分為三部分,依次是引導區(BOOT區)、檔案分配表區(FAT區)、數據區(DATA區)。引導區和檔案分配表區又合稱為系統區。
(二)引導區從第一扇區開始,使用了三個扇區,保存了該邏輯盤每扇區位元組數,每簇對應的扇區數等等重要參數和引導記錄。之後還留有若干保留扇區。而FAT16檔案系統的引導區只占用一個扇區,沒有保留扇區。
(三)檔案分配表區共保存了兩個相同的檔案分配表,因為檔案所占用的存儲空間(簇鏈)及空閒空間的管理都是通過FAT實現的,FAT如此重要,保存兩個以便第一個損壞時,還有第二個可用。檔案系統對數據區的存儲空間是按簇進行劃分和管理的,簇是空間分配和回收的基本單位,即,一個檔案總是占用若干個整簇,檔案所使用的最後一簇剩餘的空間就不再使用,而是浪費掉了。
從統計學上講,平均每個檔案浪費0.5簇的空間,簇越大,存儲檔案時空間浪費越多,利用率越低。因此,簇的大小決定了該盤數據區的利用率。FAT16系統簇號用16位二進制數表示,從0002H到FFEFH個可用簇號(FFF0H到FFFFH另有定義,用來表示壞簇,檔案結束簇等),允許每一邏輯盤的數據區最多不超過FFEDH(65518)個簇。FAT32系統簇號改用32位二進制數表示,大致從00000002H到FFFFFEFFH個可用簇號。FAT表按順序依次記錄了該盤各簇的使用情況,是一種位示圖法。
每簇的使用情況用32位二進制填寫,未被分配的簇相應位置寫零;壞簇相應位置填入特定值;已分配的簇相應位置填入非零值,具體為:如果該簇是檔案的最後一簇,填入的值為FFFFFF0FH,如果該簇不是檔案的最後一簇,填入的值為該檔案占用的下一個簇的簇號,這樣,正好將檔案占用的各簇構成一個簇鏈,保存在FAT表中。0000000H、00000001H兩簇號不使用,其對應的兩個DWORD位置(FAT表開頭的8個位元組)用來存放該盤介質類型編號。FAT表的大小就由該邏輯盤數據區共有多少簇所決定,取整數個扇區。
(四)FAT32系統一簇對應8個邏輯相鄰的扇區,理論上,這種用法所能管理的邏輯盤容量上限為16TB(16384GB),容量大於16TB時,可以用一簇對應16個扇區,依此類推。FAT16系統在邏輯盤容量介於128MB到256MB時,一簇對應8個扇區,容量介於256MB到512MB時,一簇對應16個扇區,容量介於512MB到1GB時,一簇對應32個扇區,容量介於1GB到2GB時,一簇對應32個扇區,超出2GB的部分無法使用。顯然,對於容量大於512MB的邏輯盤,採用FAT32的簇比採用FAT16的簇小很多,大大減少了空間的浪費。
但是,對於容量小於512MB的盤,採用FAT32雖然一簇8個扇區,比使用FAT16一簇16個扇區,簇有所減小,但FAT32的FAT表較大,占用空間較多,總數據區被減少,兩者相抵,實際並不能增加有效存儲空間,所以微軟建議對小於512M的邏輯盤不使用FAT32。
另外,對於使用FAT16檔案系統的用戶提一建議,硬碟分區時,不要將分區(邏輯盤)容量正好設為某一區間的下限,例:將一邏輯盤容量設為1100M(稍大於1024M),則使用時其有效存儲容量比分區為950M的一般還少,因其簇大一倍,浪費的空間較多。還有,使用FDISK等對分區指定容量時,由於對1MB的定義不一樣(標準的二進制的1MB為1048576B,有的系統將1MB理解為1000000B,1000KB等),及每個分區需從新磁軌開始等因素,實際分配的容量可能稍大於指定的容量,亦需注意掌握。
(五)根目錄區(ROOT區)不再是固定區域、固定大小,可看作是數據區的一部分。因為根目錄已改為根目錄檔案,採用與子目錄檔案相同的管理方式,一般情況下從第二簇開始使用,大小視需要增加,因此根目錄下的檔案數目不再受最多512的限制。FAT16檔案系統的根目錄區(ROOT區)是固定區域、固定大小的,是從FAT區之後緊接著的32個扇區,最多保存512個目錄項,作為系統區的一部分。
(六)目錄區中的目錄項變化較多,一個目錄項仍占32位元組,可以是檔案目錄項、子目錄項、卷標項(僅跟目錄有)、已刪除目錄項、長檔案名稱目錄項等。目錄項中原來在DOS下保留未用的10個位元組都有了新的定義,全部32位元組的定義如下:
(1)0--7位元組檔案正名。
(2)8--10位元組檔案擴展名。
(3)11位元組檔案屬性,按二進制位定義,最高兩位保留未用,0至5位分別是唯讀位、隱藏位、系統位、卷標位、子目錄位、歸檔位。
(4)11--13位元組僅長檔案名稱目錄項用,用來存儲其對應的短檔案名稱目錄項的檔案名稱位元組校驗和等。
(5)13--15位元組24位二進制的檔案建立時間,其中的高5位為小時,次6位為分鐘。
(6)16--17位元組16位二進制的檔案建立日期,其中的高7位為相對於1980年的年份值,次4位為月份,後5位為月內日期。
(7)18--19位元組16位二進制的檔案最新訪問日期,定義同(6)。
(8)20--21位元組起始簇號的高16位。
(9)22--23位元組16位二進制的檔案最新修改時間,其中的高5位為小時,次6位為分鐘,後5位的二倍為秒數。
(10)24--25位元組16位二進制的檔案最新修改日期,定義同(6)。
(11)26--27位元組起始簇號的低16位。
(12)28--31位元組32位的檔案位元組長度。
其中第(4)至(8)項為以後陸續定義的。對於子目錄項,其(12)為零;已刪除目錄項的首位元組值為E5H。在可以使用長檔案名稱的FAT32系統中,檔案目錄項保存該檔案的短檔案名稱,長檔案名稱用若干個長檔案名稱目錄項保存,長檔案名稱目錄項倒序排在檔案短目錄項前面,全部是採用雙位元組內碼保存的,每一項最多保存十三個字元內碼,首位元組指明是長檔案名稱的第幾項,11位元組一般為0FH,12位元組指明類型,13位元組為校驗和,26--27位元組為零。
(七)以前版本的Windows和DOS與FAT32不兼容,不能識別FAT32分區,有些程式也依賴於FAT16檔案系統,不能和FAT32驅動器一道工作。將硬碟轉換為FAT32,就不能再用雙引導運行以前版本的Windows(Windows95【Version4.00.950】、WindowsNT3.x、WindowsNT4.0和Windows3.x)。

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