FAT文件系统引导扇区学习总结

分区引导扇区()DBR，通常被称为0扇区（0thsector）。其实称它为0扇区其实是不准确的，这样容易让人误解它为磁盘的最前面一个扇区，称它为0扇区只是表明它是FAT中扇区的参考点而已。
该扇区中包含有我们关注的一个重要数据结构BPB(BIOS Parameter Block)。

标识	偏移（字节）	长度（字节）	说明
BS_jmpBoot	0x00	3	跳转指令，指向启动代码
BS_OEMName	0x03	8	建议值为“MSWIN4.1”。有些厂商的FAT驱动可能会检测此项，所以设为“MSWIN4.1”可以尽量避免兼容性的问题
BPB_BytsPerSec	0x0B	2	每扇区的字节数，取值只能是以下几种：512，1024，2048或是4096。设为512会取得最好的兼容性，目前有很多FAT代码都是硬性规定每扇区的字节数为512，而不是实际的检测此值。但微软的操作系统能够很好支持1024，2048或是4096
BPB_SecPerClus	0x0D	1	每簇的扇区数，其值必须中2的整数次方（该整数必须>=0），同时还要保证每簇的字节数不能超过32K，也就是1024*32字节
BPB_RsvdSecCnt	0x0E	2	保留扇区的数目，此域不能为0，FAT12/FAT16必须为1，FAT32的典型值取为32，微软的系统支持任何非0值
BPB_NumFATs	0x10	1	分区中FAT表的份数，，任何FAT格式都建议为2
BPB_RootEntCnt	0x11	2	对于FAT12和FAT16此域包含根目录中目录的个数（每项长度为32字节），对于FAT32，此项必须为0。对于FAT12和FAT16，此数乘以32必为BPB_BytesPerSec的偶数倍，为了达到更好的兼容性，FAT12和FAT16都应该取值为512
BPB_ToSec16	0x13	2	早期版本中16bit的总扇区，这里总扇区数包括FAT卷上四个基本分区的全部扇区，此域可以为0，若此域为0，那么BPB_ToSec32必须为0，对于FAT32，此域必为0。对于FAT12/FAT16，此域填写总扇区数，如果该值小于0x10000的话，BPB_ToSec32必须为0
BPB_Media	0x15	1	对于“固定”（不可移动）存储介质而言，0xF8是标准值，对于可移动存储介质，经常使用的数值是0xF0，此域合法的取值可以取0xF0，0xF8，0xF9，0xFA，0xFC，0xFD，0xFE，0xFF。另外要提醒的是，无论此域写入什么数值，同时也必须在FAT[0]的低字节写入相同的值，这是因为早期的MSDOS 1.x使用该字节来判定是何种存储介质
BPB_FATSz16	0x16	2	FAT12/FAT16一个FAT表所占的扇区数，对于FAT32来说此域必须为0，在BPB_FATZ32中有指定FAT表的大小
BPB_SecPerTrk	0x18	2	每磁道的扇区数，用于BIOS中断0x13，此域只对于有“特殊形状”（由磁头和柱面每分割为若干磁道）的存储介质有效，同时必须可以调用BIOS的0x13中断得到此数值
BPB_NumHeads	0x1A	2	磁头数，用于BIOS的0x13中断，类似于上面的BPB_ SecPerTrk，只对特殊的介质才有效，此域包含一个至少为1的数值，比如1,4M的软盘此域为2
BPB_HidSec	0x1C	4	在此FAT分区之前所隐藏的扇区数，必须使得调用BIOS的0x13中断可以得到此数值，对于那些没有分区的存储介质，此域必须为0，具体使用什么值由操作系统决定
BPB_ToSec32	0x20	4	该卷总扇区数（32bit），这里的扇区总数包括FAT卷四个个基本分的全部扇区，此域可以为0，若此域为0，BPB_ToSec16必须为非0，对FAT32，此域必须是非0。对于FAT12/FAT16如果总扇区数大于或等于0x10000的话，此域就是扇区总数，同时BPB_ToSec16的值为0
BS_drvNum	0x24	1	用于BIOS中断0x13得到磁盘驱动器参数，（0x00为软盘，0x80为硬盘）。此域实际上由操作系统决定
BS_Reseved1	0x25	1	保留（供NT使用），格式化FAT卷时必须设为0
BS_VolID	0x26	1	扩展引导标记（0x29）用于指明此后的3个域可用
BS_BootSig	0x27	4	卷标序列号，此域以BS_VolLab一起可以用来检测磁盘是否正确，FAT文件系统可以用此判断连接的可移动磁盘是否正确，引域往往是由时间和日期组成的一个32位的值
BS_VolLab	0x2B	11	磁盘卷标，此域必须与根目录中11字节长的卷标一致。FAT文件系统必须保证在根目录的卷标文件列改或是创建的同时，此域的内容能得到时的更新，当FAT卷没有卷标时，此域的内容为“NO NAME”
BS_FilSysType	0x36	8	以下的几种之一：“FAT12”，“FAT16”，“FAT32”。不少人错误的认为FAT文件系统的类型由此域来确认，仔细点你就能发现此域并不是BPB的一部分，只是一个字符串而已，微软的操作系统并不使用此域来确定FAT文件的类型；因为它常常被写错或是根本就不存在。

FAT32的BPB的内容和FAT12/16的内容在地址0x24以前是完全一样的，从偏移量0x24开始，他们的内容有所区别。下面举个例子来分析上面介绍的内容。

      看0x00处的3个字节指向0x903CEB(此系统为小端模式)，说明启动代码在0x903CEB处。再看0x03处的8个字节为”4D 53 44 4F 53 35 2E 30”对应的字符为“MSDOS5.0”。下面是每扇区字节数(BPB_BytsPerSec)，0x0B处的2个字节为0x0200即512个字节。每簇的扇区数(BPB_SecPerClus)0x0D处为0x10即16*512=8K大小。保留扇区的数(BPB_RsvdSecCnt)0x0E处的2个字节为0x0004即保留4个扇区。
      分区中FAT表的份数(BPB_NumFATs)0x10处为0x02即2份。对于FAT12和FAT16此域为包含根目录中目录的个数(BPB_RootEntCnt)0x11处的2个字节为0x0200即512个。总扇区数(BPB_ToSec16)0x13处的2个字节为0x0000，由于后面可见其总扇区数大于0x10000，所以该值为0，总扇区数由BPB_ToSec32决定。 BPB_Media的值对于非可移动存储介质0x15处为0xF8。FAT12/FAT16一个FAT表所占的扇区数(BPB_FATSz16)0x16处的2个字节为0x00F2即242个扇区。每磁道的扇区数(BPB_SecPerTrk)0x18处的2个字节为0x003F即63个扇区。磁头数(BPB_NumHeads)0x1A处的2个字节为0x00FF即255个。在此FAT分区之前所隐藏的扇区数(BPB_HidSec)0x1C处的4个字节为0x0000 003F即63个扇区。
      该卷总扇区数(BPB_ToSec32)0x20处的4个字节为0x000F 1EC1即990913个扇区。磁盘驱动器参数(BS_drvNum)0x24处为0x00。0x25处为保留域0x00。扩展引导标记(BS_VolID) 0x26处为0x29表示此后的3个域可用(0x27-0x29)。卷标序列号(BS_BootSig)0x27处的4个字节为0x9C93 850F，由于前面限定到0x29可用，所以卷标序列号为0x93850F。磁盘卷标(BS_VolLab)0x2B处的11个字节为”4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20”对应的字符为“N0 NAME ”。
      文件系统类型(BS_FilSysType)0x36处的8个字节为”46 41 54 31 36 20 20 20”对应的字符为“FAT16 ”。FAT的类型（FAT12/16/32）只能通过FAT卷中的簇（Cluster）数来判定，Cluster总数的计算：

RootDirSectors = (BPB_RootEntCnt*32) /BPB_BytsPerSec
DataSect = TotalSec
– (BPB_RsvdSecCnt +(BPB_NumFATs * FATSz) + RootDirSectors)
CountofClusters = DataSec / BPB_SecPerClus
If (CountofClusters < 4085) {
/*卷类型是 FAT12 */
} else if(CountofClusters < 65525) {
/* 卷类型是FAT16 */
} else {
/* 卷类型是 FAT32 */
}

按照上面的值我们来计算一下根目录占据的Sector数：

RootDirSectors = (512*32) / 512 = 32
DataSect = BPB_ToSec32 – (4 + (2 * BPB_FATSz16) + 32)= 990913 – (36 + (2 * 242)) = 990393
CountofClusters = 990393 / 16 = 61899

算出的CountofClusters小于65525，说明其是FAT16文件系统。
下表为FAT32的引导扇区内容，只看0x24开始不一样的地方即可

标识	偏移（字节）	长度（字节）	说明
BPB_FATSz32	0x24	4	一个FAT表所占的扇区数，此域为FAT32特有，同时BPB_FATSz16必须为0
BPB_Flags	0x28	2	此域FAT32特有。Bits0-3:不小于0的FAT（active FAT）数目，只有在镜像（mirrorig）禁止时才有效。Bits 4-6: 保留 Bits 7： 0表示FAT实时镜像到所有的FAT表中 1 表示只有一个活动的FAT表。这个表就是Bits0-3所指定的那个 Bits8-15：保留
BPB_FSVer	0x2A	2	此域为FAT32特有，高位为FAT32的主版本号，低位为次版本号，这个版本号是为了以后更高级的FAT版本考虑，假设当前的操作系统只能支持的FAT32版本号为0.0。那么该操作系统检测到此域不为0时，它便会忽略FAT卷，因为它的版本号比系统能支持的版式本要高
BPB_RootClus	0x2C	4	根目录所在第一个簇的簇号，通常该数值为2，但不是必须为2。磁盘工具在改变根目录位置时，必须想办法让磁盘上第一个非坏簇作为根目录的第一个簇（比如第2簇，除非它已经被标记为坏簇），这样的话，如果此域正好为0的话磁盘检测工具也能轻松的找到根目录所在簇的位置
BPB_FSIfo	0x30	2	保留区中FAT32卷FSINFO结构所占的扇区数，通常为1。在Backup Boot 中会有一个FSINFO的备份，但该备份只是更新其中的指针，也就是说无论是主引导记录还是备份引导记录都是指向同一个FSINFO结构
BPB_BkBootSec	0x32	2	如果不为0，表示在保留区中引导记录的备数据所占的扇区数，通常为6。同时不建议使用6以外的其他数值
BPB_Reserved	0x34	12	用于以后FAT扩展使用，对FAT32。此域用0填充
BS_DrvNum	0x40	1	与FAT12/16的定义相同，只不过两者位于启动扇区不同的位置而已
BS_Reserved1	0x41	1	与FAT12/16的定义相同，只不过两者位于启动扇区不同的位置而已
BS_BootSig	0x42	1	与FAT12/16的定义相同
BS_VolID	0x43	4	与FAT12/16的定义相同
BS_VolLab	0x47	11	与FAT12/16的定义相同
BS_FilSysType	0x52	8	通常设置为“FAT32”，请参照FAT12/16此部分的陈述

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