ExFAT也叫FAT64，是微软专门为可移动设备设计的。它抛弃了之前FAT（FAT12，FAT16，FAT32）系统的许多内部结构，不再兼容之前的FAT。相比较之前的FAT系统，他有几个重要的改进。

单个文件大小突破4GB的限制，最大可达到32GB。
分区大小突破之前32GB的限制，最大可达到2TB。
内部结构调整，实现同样功能的操作，相比较之前的FAT系统，减少读写设备的次数。
对DBR表，文件名，文件目录项，等，增加校验字段，提高数据安全性。

ExFAT结构

不同于其他FAT文件系统，ExFAT的用户数据区内有乾坤。

BOOT分区

ExFAT 的BOOT区最少为24个扇区，分成主BOOT区和备份BOOT区，两个区各12个扇区。

引导区结构

typedef struct
{__u8    jump[3];             // 0x00 jmp and nop instructions__u8    oem_name[8];         // 0x03 "EXFAT   " __u8    __unused1[53];       // 0x0B always 0le64_t  sector_start;        // 0x40 partition first sector le64_t  sector_count;        // 0x48 partition sectors count le32_t  fat_sector_start;    // 0x50 FAT first sectorle32_t  fat_sector_count;    // 0x54 FAT sectors countle32_t  cluster_sector_start;// 0x58 first cluster sectorle32_t  cluster_count;       // 0x5C total clusters countle32_t  rootdir_cluster;     // 0x60 first cluster of the root dirle32_t  volume_serial;       // 0x64 volume serial numberstruct                       // 0x68 FS version{__u8    minor;__u8    major;}version;le16_t  volume_state;        // 0x6A volume state flags __u8    sector_bits;         // 0x6C sector size as (1 << n) __u8    spc_bits;            // 0x6D sectors per cluster as (1 << n) __u8    fat_count;           // 0x6E always 1 __u8    drive_no;            // 0x6F always 0x80 __u8    allocated_percent;   // 0x70 percentage of allocated space__u8    __unused2[397];      // 0x71 always 0 le16_t  boot_signature;      // the value of 0xAA55
}exfat_super_block_t;

相关LBA计算：
FAT表LBA = 分区偏移量 + FAT表偏移量。
簇堆分配表LBA = 分区偏移量 + 簇堆偏移量。
用户数据区LBA = 分区偏移量 + 簇堆偏移量。
簇LBA = 用户数据区LBA + （（簇号 – 2）<< SectorsPerClusterShift）

EXFAT与之前FAT系统的不同点：
1) FAT表长度，不再由总簇数决定，而是由一个字段指定。
2) 是否为EXFAT系统，不再和总簇数相关。理论上总簇数可以从1 ~ 0x0fffffff。
3) 分区大小，没有明确规定，理论上500K ~ 2TB。

校验和为32bit，用该检验和填写满整个扇区。校验和计算公式如下。

UInt32 exfat_checksum(...)
{UInt32 NumberOfBytes = (UInt32)BytesPerSector * 11;UInt32 Checksum = 0;UInt32 Index;for (Index = 0; Index < NumberOfBytes; Index++){if ((Index == 106) || (Index == 107) || (Index == 112)){continue;}Checksum =((Checksum&1) ? 0x80000000 : 0) + (Checksum>>1) + (UInt32)Sectors[Index];}return Checksum;
}

该公式计算引导区前面11个扇区的校验和。

FAT区

FAT区分成多个FAT项，每一个FAT项的大小为32bit，类似FAT32。第一、二项为保留，固定填写0x0ffffff8和0xffffffff。对于EXFAT系统，FAT项并非必须填写，和之前的FAT系统存在区别。可以遵从如下规则填写FAT表。
1) 如果文件占用的簇号是连续的，不必填写簇链；
2) 如果文件占用的簇号不连续，最好填写整个完整的簇链。填写簇链的规则和FAT32一致。
3) 如果删除某个文件，可以不用删除FAT表中的FAT项数据，但必须把簇堆分配表中相对应的BIT置为0。

用户数据区

用户数据区包含三个特殊文件，簇堆分配表文件，大写转换表文件和根目录文件。

簇堆分配表

簇堆分配表，记录分区上所有簇的使用情况。每一个bit代表一个簇，0表示空簇，1表示该簇已被占用。起始簇号从2开始，也就是BIT0对应簇号2，BIT1对应簇号3。簇堆分配表以文件存储的方式存在，一般对应根目录下第一个文件，也就是第二个目录项。他的大小由总簇数决定，占用N个簇的空间。

大写转换表

大写表是一张Unicode字符映射图，每一个字符占用2个字节。文件名比较时，先把文件名格式转换成Unicode，再通过该表把文件名转成大写Unicode，转换完成后才进行文件名比较。大写表中的数据进行了部分压缩，压缩起始标志码FFFFh，随后跟一个压缩长度。大写表只对大小写一样的数据进行压缩。
示例：

目录文件

EXFAT普通目录下没有“。”和“。。”目录项。
根目录比较特殊，下面有三个特殊的目录项。具体如下：

目录项结构

typedef struct
{__u8    type;  // 目录项类型union{struct  {__u8    length;  __u16   name[15];} normal; // 普通目录项、卷标struct  {__u8    flags;   // 0:FAT1，1:FAT2__u8    res[18];__u32   cluster; // 首簇号__u64   length;  // 长度} bitmap; // 位映射目录项struct  {__u8    res[3];__u32   checksum; // 校验和__u8    res2[12];__u32   cluster;  // 首簇号__u64   length;   // 长度} uppertbl; // 大写表struct {__u8    subcnt;   //次目录项数和一般目录项数之和（后面跟随N个目录项）__u16   checksum; // 所有目录项的校验和（首目录项，次目录项和一般目录项）。__u8    attr;     // 文件属性__u8    res[3];__u16   create_time;__u16   create_date;__u16   modify_time;__u16   modify_date;__u16   access_time;__u16   access_date;__u8    res2[12];} primary; // 普通目录项首项struct {__u8    flag; // 簇链在FAT表中分布标志，1：非顺序排列，3：顺序排列__u8    res;__u     name_len;    // 文件名长度__u16   name_chksum; // 文件名校验和__u8    res2[2];__u64   fsize;       //文件长度，单位bytes__u8    res3[4];__u32   cluster;     // 文件首簇号__u64   length;      //文件长度，单位bytes}secondary; // 普通目录项次项      };  } extfat_dir_entry_t;UInt32 exfat_upper_table_checksum(...)
{Unsigned Int  Checksum = 0;Unsigned Int  Index;for (Index = 0; Index < DataLength; Index++){Checksum = ((Checksum&1) ? 0x80000000 : 0) + (Checksum>>1) + Table[Index];}return Checksum;
}UInt32 exfat_primary_checksum(...)
{UInt16 NumberOfBytes = ((UInt16)SecondaryCount + 1) * 32;UInt16 Checksum = 0;UInt16 Index;for (Index = 0; Index < NumberOfBytes; Index++){if ((Index == 2) || (Index == 3)){continue;}Checksum = ((Checksum&1) ? 0x8000 : 0) + (Checksum>>1) + (UInt16)Entries[Index];}return Checksum;
}

附录：大小写转换表

0000h 0000h 0001h 0002h 0003h 0004h 0005h 0006h 0007h
0008h 0008h 0009h 000Ah 000Bh 000Ch 000Dh 000Eh 000Fh
0010h 0010h 0011h 0012h 0013h 0014h 0015h 0016h 0017h
0018h 0018h 0019h 001Ah 001Bh 001Ch 001Dh 001Eh 001Fh
0020h 0020h 0021h 0022h 0023h 0024h 0025h 0026h 0027h
0028h 0028h 0029h 002Ah 002Bh 002Ch 002Dh 002Eh 002Fh
0030h 0030h 0031h 0032h 0033h 0034h 0035h 0036h 0037h
0038h 0038h 0039h 003Ah 003Bh 003Ch 003Dh 003Eh 003Fh
0040h 0040h 0041h 0042h 0043h 0044h 0045h 0046h 0047h
0048h 0048h 0049h 004Ah 004Bh 004Ch 004Dh 004Eh 004Fh
0050h 0050h 0051h 0052h 0053h 0054h 0055h 0056h 0057h
0058h 0058h 0059h 005Ah 005Bh 005Ch 005Dh 005Eh 005Fh
0060h 0060h 0041h 0042h 0043h 0044h 0045h 0046h 0047h
0068h 0048h 0049h 004Ah 004Bh 004Ch 004Dh 004Eh 004Fh
0070h 0050h 0051h 0052h 0053h 0054h 0055h 0056h 0057h
0078h 0058h 0059h 005Ah 007Bh 007Ch 007Dh 007Eh 007Fh
0080h 0080h 0081h 0082h 0083h 0084h 0085h 0086h 0087h
0088h 0088h 0089h 008Ah 008Bh 008Ch 008Dh 008Eh 008Fh
0090h 0090h 0091h 0092h 0093h 0094h 0095h 0096h 0097h
0098h 0098h 0099h 009Ah 009Bh 009Ch 009Dh 009Eh 009Fh
00A0h 00A0h 00A1h 00A2h 00A3h 00A4h 00A5h 00A6h 00A7h
00A8h 00A8h 00A9h 00AAh 00ABh 00ACh 00ADh 00AEh 00AFh
00B0h 00B0h 00B1h 00B2h 00B3h 00B4h 00B5h 00B6h 00B7h
00B8h 00B8h 00B9h 00BAh 00BBh 00BCh 00BDh 00BEh 00BFh
00C0h 00C0h 00C1h 00C2h 00C3h 00C4h 00C5h 00C6h 00C7h
00C8h 00C8h 00C9h 00CAh 00CBh 00CCh 00CDh 00CEh 00CFh
00D0h 00D0h 00D1h 00D2h 00D3h 00D4h 00D5h 00D6h 00D7h
00D8h 00D8h 00D9h 00DAh 00DBh 00DCh 00DDh 00DEh 00DFh
00E0h 00C0h 00C1h 00C2h 00C3h 00C4h 00C5h 00C6h 00C7h
00E8h 00C8h 00C9h 00CAh 00CBh 00CCh 00CDh 00CEh 00CFh
00F0h 00D0h 00D1h 00D2h 00D3h 00D4h 00D5h 00D6h 00F7h
00F8h 00D8h 00D9h 00DAh 00DBh 00DCh 00DDh 00DEh 0178h
0100h 0100h 0100h 0102h 0102h 0104h 0104h 0106h 0106h
0108h 0108h 0108h 010Ah 010Ah 010Ch 010Ch 010Eh 010Eh
0110h 0110h 0110h 0112h 0112h 0114h 0114h 0116h 0116h
0118h 0118h 0118h 011Ah 011Ah 011Ch 011Ch 011Eh 011Eh
0120h 0120h 0120h 0122h 0122h 0124h 0124h 0126h 0126h
0128h 0128h 0128h 012Ah 012Ah 012Ch 012Ch 012Eh 012Eh
0130h 0130h 0131h 0132h 0132h 0134h 0134h 0136h 0136h
0138h 0138h 0139h 0139h 013Bh 013Bh 013Dh 013Dh 013Fh
0140h 013Fh 0141h 0141h 0143h 0143h 0145h 0145h 0147h
0148h 0147h 0149h 014Ah 014Ah 014Ch 014Ch 014Eh 014Eh
0150h 0150h 0150h 0152h 0152h 0154h 0154h 0156h 0156h
0158h 0158h 0158h 015Ah 015Ah 015Ch 015Ch 015Eh 015Eh
0160h 0160h 0160h 0162h 0162h 0164h 0164h 0166h 0166h
0168h 0168h 0168h 016Ah 016Ah 016Ch 016Ch 016Eh 016Eh
0170h 0170h 0170h 0172h 0172h 0174h 0174h 0176h 0176h
0178h 0178h 0179h 0179h 017Bh 017Bh 017Dh 017Dh 017Fh
0180h 0243h 0181h 0182h 0182h 0184h 0184h 0186h 0187h
0188h 0187h 0189h 018Ah 018Bh 018Bh 018Dh 018Eh 018Fh
0190h 0190h 0191h 0191h 0193h 0194h 01F6h 0196h 0197h
0198h 0198h 0198h 023Dh 019Bh 019Ch 019Dh 0220h 019Fh
01A0h 01A0h 01A0h 01A2h 01A2h 01A4h 01A4h 01A6h 01A7h
01A8h 01A7h 01A9h 01AAh 01ABh 01ACh 01ACh 01AEh 01AFh
01B0h 01AFh 01B1h 01B2h 01B3h 01B3h 01B5h 01B5h 01B7h
01B8h 01B8h 01B8h 01BAh 01BBh 01BCh 01BCh 01BEh 01F7h
01C0h 01C0h 01C1h 01C2h 01C3h 01C4h 01C5h 01C4h 01C7h
01C8h 01C8h 01C7h 01CAh 01CBh 01CAh 01CDh 01CDh 01CFh
01D0h 01CFh 01D1h 01D1h 01D3h 01D3h 01D5h 01D5h 01D7h
01D8h 01D7h 01D9h 01D9h 01DBh 01DBh 018Eh 01DEh 01DEh
01E0h 01E0h 01E0h 01E2h 01E2h 01E4h 01E4h 01E6h 01E6h
01E8h 01E8h 01E8h 01EAh 01EAh 01ECh 01ECh 01EEh 01EEh
01F0h 01F0h 01F1h 01F2h 01F1h 01F4h 01F4h 01F6h 01F7h
01F8h 01F8h 01F8h 01FAh 01FAh 01FCh 01FCh 01FEh 01FEh
0200h 0200h 0200h 0202h 0202h 0204h 0204h 0206h 0206h
0208h 0208h 0208h 020Ah 020Ah 020Ch 020Ch 020Eh 020Eh
0210h 0210h 0210h 0212h 0212h 0214h 0214h 0216h 0216h
0218h 0218h 0218h 021Ah 021Ah 021Ch 021Ch 021Eh 021Eh
0220h 0220h 0221h 0222h 0222h 0224h 0224h 0226h 0226h
0228h 0228h 0228h 022Ah 022Ah 022Ch 022Ch 022Eh 022Eh
0230h 0230h 0230h 0232h 0232h 0234h 0235h 0236h 0237h
0238h 0238h 0239h 2C65h 023Bh 023Bh 023Dh 2C66h 023Fh
0240h 0240h 0241h 0241h 0243h 0244h 0245h 0246h 0246h
0248h 0248h 0248h 024Ah 024Ah 024Ch 024Ch 024Eh 024Eh
0250h 0250h 0251h 0252h 0181h 0186h 0255h 0189h 018Ah
0258h 0258h 018Fh 025Ah 0190h 025Ch 025Dh 025Eh 025Fh
0260h 0193h 0261h 0262h 0194h 0264h 0265h 0266h 0267h
0268h 0197h 0196h 026Ah 2C62h 026Ch 026Dh 026Eh 019Ch
0270h 0270h 0271h 019Dh 0273h 0274h 019Fh 0276h 0277h
0278h 0278h 0279h 027Ah 027Bh 027Ch 2C64h 027Eh 027Fh
0280h 01A6h 0281h 0282h 01A9h 0284h 0285h 0286h 0287h
0288h 01AEh 0244h 01B1h 01B2h 0245h 028Dh 028Eh 028Fh
0290h 0290h 0291h 01B7h 0293h 0294h 0295h 0296h 0297h
0298h 0298h 0299h 029Ah 029Bh 029Ch 029Dh 029Eh 029Fh
02A0h 02A0h 02A1h 02A2h 02A3h 02A4h 02A5h 02A6h 02A7h
02A8h 02A8h 02A9h 02AAh 02ABh 02ACh 02ADh 02AEh 02AFh
02B0h 02B0h 02B1h 02B2h 02B3h 02B4h 02B5h 02B6h 02B7h
02B8h 02B8h 02B9h 02BAh 02BBh 02BCh 02BDh 02BEh 02BFh
02C0h 02C0h 02C1h 02C2h 02C3h 02C4h 02C5h 02C6h 02C7h
02C8h 02C8h 02C9h 02CAh 02CBh 02CCh 02CDh 02CEh 02CFh
02D0h 02D0h 02D1h 02D2h 02D3h 02D4h 02D5h 02D6h 02D7h
02D8h 02D8h 02D9h 02DAh 02DBh 02DCh 02DDh 02DEh 02DFh
02E0h 02E0h 02E1h 02E2h 02E3h 02E4h 02E5h 02E6h 02E7h
02E8h 02E8h 02E9h 02EAh 02EBh 02ECh 02EDh 02EEh 02EFh
02F0h 02F0h 02F1h 02F2h 02F3h 02F4h 02F5h 02F6h 02F7h
02F8h 02F8h 02F9h 02FAh 02FBh 02FCh 02FDh 02FEh 02FFh
0300h 0300h 0301h 0302h 0303h 0304h 0305h 0306h 0307h
0308h 0308h 0309h 030Ah 030Bh 030Ch 030Dh 030Eh 030Fh
0310h 0310h 0311h 0312h 0313h 0314h 0315h 0316h 0317h
0318h 0318h 0319h 031Ah 031Bh 031Ch 031Dh 031Eh 031Fh
0320h 0320h 0321h 0322h 0323h 0324h 0325h 0326h 0327h
0328h 0328h 0329h 032Ah 032Bh 032Ch 032Dh 032Eh 032Fh
0330h 0330h 0331h 0332h 0333h 0334h 0335h 0336h 0337h
0338h 0338h 0339h 033Ah 033Bh 033Ch 033Dh 033Eh 033Fh
0340h 0340h 0341h 0342h 0343h 0344h 0345h 0346h 0347h
0348h 0348h 0349h 034Ah 034Bh 034Ch 034Dh 034Eh 034Fh
0350h 0350h 0351h 0352h 0353h 0354h 0355h 0356h 0357h
0358h 0358h 0359h 035Ah 035Bh 035Ch 035Dh 035Eh 035Fh
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