第十天、初识 FAT12

由于文件的大小不同和不停的增删操作，同一个文件的数据往往不能完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而会分成若干段，像一条链子一样存放，这种存储方式称为文件的链式存储。为了实现文件的链式存储，磁盘上必须准确地记录哪个文件占用了哪些扇区，哪些扇区还没有被占用等信息。用来记录磁盘中文件如何被分散存储在不同扇区的信息的表格就叫 FAT（File Allocation Table，文件分配表）。可以采用多种办法记录文件占用存储单元的信息，FAT 表响应的也有很多种格式，3.5 英寸软盘采用的是 FAT12 格式。那么这个 FAT12 格式是怎样的呢？它的 FAT 表放在哪里呢？

前面说过 3.5 英寸软盘的 0 柱面、0 磁头、1 扇区是为引导扇区，紧接着引导扇区的就是 FAT 了，而且是连续两个完全相同的 FAT（之所以要两个完全相同的 FAT，是出于系统冗余考虑）。那么 FAT 表是怎么起作用的呢？FAT 表中每个项的值代表的就是某文件占用的下一个扇区号，如果值是 4087，表示它是一个坏簇；如果值大于或等于 4088，则表示当前扇区已经是本文件的最后一个扇区（为什么是4087、4088 呢？看下去就知道了）。由于 3.5 英寸软盘有 2880 个扇区，需要 12 个位（bit）来计数（2^11 = 2047，小于2880），所以每个 FAT 表项占 12 bit（这就是 FAT12 名字的由来）。但是 2^12 = 4096，又远大于 2880，实际上 FAT 表还记录了一些别的信息：第 1 字节的值代表存储介质（0f0h代表软盘，0f8代表硬盘）；第 2、3 两个字节都是 0ffh，代表了FAT文件分配表标识符；从第 4 个字节开始才真正与数据区所有的扇区一一对应。由于 FAT 表前面 3 个字节占用了2 个 序号（3 * 8 = 24 bit），所以数据区的第 1 个扇区的序号是 2，而不是 0 —— 不然就不是一一对应了。

那么到底是哪个文件呢？那个文件的第 1 个扇区号又是多少呢？数据区的第一个扇区又是第几号逻辑扇区呢？答案在磁盘结构的下一部分——根目录中。

根目录位于第二个 FAT 表之后。根目录由若干个条目组成（最多 224 个），每个条目对应一个文件，记录了该文件的文件名、文件属性和占用的第一个扇区号。根目录每个条目的格式是这样的：

可以算出来，根目录占用 14 个扇区（最多有 224 个条目，每个条目占用 32 字节，224 * 32 / 512 = 14）,每个 FAT 表占用 9 个扇区（假设每个 FAT 表占用 X 个扇区，2 个 FAT 表共占用 2 * X 个扇区，则（（总扇区数 2880 - （引导扇区数 1 + FAT表占用扇区数 2 * X + 根目录占用扇区数 14）） * 每项占用位数 12 / 每字节位数 8 + 存储其他信息占用字节数 3 = FAT 表占用扇区数2 * X * 每扇区字节数 512，解方程 x = 8.35，取整就是 9），根目录从 19 号逻辑扇区开始（前面有 1 个引到扇区 + 2个 FAT * 每个 FAT 占用 9 个扇区 = 19 个扇区） 。

根目录后面就是数据区了，显然数据区从 33 号逻辑扇区开始（ 引到扇区 1 + FAT表 18 + 根目录 14 = 33）。

现在好办了，用前两天写的读写扇区的那个函数，直接通过根目录条目找到文件的第 1 个扇区，再从 FAT 表中找到其他的扇区，文件就能被读写了！

那么，操作系统又是怎么知道 FAT12 有 2 个FAT，每个 FAT 占用 9 扇区，根目录最多有 224 个条目的呢？——因为这些信息都记录在磁盘第一个扇区里了！第一个扇区的 512 字节，每个都有明确的用途，百度一下 FAT12 就能找到下面这个表格：