FAT12文件系统

基本结构

• FAT文件系统把存储介质看成一位的数组，基本单位是簇。

• 一个簇包含一个扇区，大小为512B

• 存储介质划分为3个区域：boot，FAT，directory and data area
  

引导扇区BOOT

BS_jmpBOOT	0	3	一个短跳转指令	jmp short LABEL_STARTnop
BS_OEMName	3	8	厂商名	‘ZGH’
BPB_BytesPerSec	11	2	每扇区字节数（Bytes/Sector）	0x200
BPB_SecPerClus	13	1	每簇扇区数（Sector/Cluster）	0x1
BPB_ResvdSecCnt	14	2	Boot记录占用多少扇区	ox1
BPB_NumFATs	16	1	共有多少FAT表	0x2
BPB_RootEntCnt	17	2	根目录区文件最大数	0xE0
BPB_TotSec16	19	2	扇区总数	0xB40
BPB_Media	21	1	介质描述符	0xF0
BPB_FATSz16	22	2	每个FAT表所占扇区数	0x9
BPB_SecPerTrk	24	2	每磁道扇区数（Sector/track）	0x12
BPB_NumHeads	26	2	磁头数（面数）	0x2
BPB_HiddSec	28	4	隐藏扇区数	0
BPB_TotSec32	32	4	如果BPB_TotSec16=0,则由这里给出扇区数	0
BS_DrvNum	36	1	INT 13H的驱动器号	0
BS_Reserved1	37	1	保留，未使用	0
BS_BootSig	38	1	扩展引导标记(29h)	0x29
BS_VolID	39	4	卷序列号	0
BS_VolLab	43	11	卷标	‘ZGH’
BS_FileSysType	54	8	文件系统类型	‘FAT12’
引导代码及其他内容	62	448	引导代码及其他数据	引导代码（剩余空间用0填充）
结束标志0xAA55	510	2	第510字节为0x55，第511字节为0xAA	0xAA55

FAT-File Allocation Table

• FAT1和FAT2互为备份。

• 每12位成为一个FAT项(FATEntry)，代表一个簇。所以2个FAT项会占用3个字节

• 数据区起始于簇2,why?

  -在1.44M软盘上，FAT前三个字节的值是固定的0xF0、0xFF、0xFF，用于表示这是一个应用在1.44M软盘上的FAT12文件系统。本来序号为0和1的FAT表项应该对应于簇0和簇1，但是由于这两个表项被设置成了固定值，簇0和簇1就没有存在的意义.

• FAT项的值代表文件的下一个簇号

  • 值为0xFF7，表示坏簇
  • 值大于或等于0xFF8，表示当前簇是本文件的最后一个簇

根目录区

• 根目录区由目录项组成，一个目录项占32个字节。
• 

g++与nasm混合编程

• 环境ubuntu64，安装g++,nasm

• my_print.asm负责输出，1.cpp为主文件

• 1.cpp中首先声明函数

  extern "C" void my_print(char *, int, int);
  

• my_print.asm定义函数，注意用global my_print声明函数名。

• 命令

  $ nasm -f elf32 my_print.asm
  $ g++ -o fat -m32 1.cpp my_print.o
  $ ./fat
  

如何读取FAT12文件？

Steps

1. 读取Boot，得到必要的参数：

   • BPB_BytsPerSec 每扇区字节数
   • BPB_SecPerClus 每簇扇区数
   • BPB_RsvdSecCnt Boot记录占用的扇区数
   • BPB_NumFATs FAT表个数
   • BPB_RootEntCnt 根目录最大文件数
   • BPB_TotSec16 FAT扇区数，如果该值为0，则BPB_FATSz32为FAT扇区数
   • BPB_HiddSec

2. 计算每簇的字节数，每个区域的初始位置的偏移量。

   • 每簇字节数=每簇扇区数*每扇区字节数。
   • fatBase=Boot记录占用的扇区数*每扇区字节数
   • fileRootBase=（Boot记录占用的扇区数+FAT表个数* FAT扇区数）*每扇区字节数
   • dataBase=（Boot记录占用的扇区数+FAT表个数* FAT扇区数+（根目录最大文件数* 32+每扇区字节数-1）/每扇区字节数）*每扇区字节数。

   数据区的偏移量又乘又除是不是吃饱了撑的0.0？可不可以等于fileRootBase+根目录最大文件数*32？不阔以！

   dataBase初始位置=FileRootBase最后一个簇的结束位置。如果根目录没有填满最后一个簇，数据区也是从下一个簇开始的，而不是默认于最后一个根目录的结束位置开始。

   用 （根目录最大文件数 32+每扇区字节数-1）/每扇区字节数* 可以得到根目录区占用的真正扇区数。

3. 广搜遍历Fat12文件系统

   • 首先读取根目录区

• 判断文件属性

  • 目录项的属性记录了该项是文件夹or文件

    • 用DIR_Attr&0x10判断，结果为0是文件，否则为文件夹。

  • 处理文件夹

    • 得到下一层目录的数据区初始位置，首先需要FAT号。文件夹的目录项中DIR_FstClus记录了文件夹FAT号(num)，其内容即为所需FAT号。

      • FAT项大小为12位。

      • 从fatBase + num ***** 3 / 2读取2个字节（16位）。结合存储的小尾顺序和FAT项结构可以得到。num为偶去掉高4位,num为奇去掉低4位。

      • (num & 1) ? (bytes >> 4) : (bytes & ((1 << 12) - 1))为下一个FAT号

    • 用FAT号计算在数据区中的位置。

      • startByte = dataBase + (fat号- 2) ***** BytsPerClus;

• 处理普通文件

  • 如果文件在数据区中需要多个簇，那么用上面的办法读取数据。

• 广搜遍历

  • 分层遍历
  • 每一层的文件夹放进队列。
    • 队列为空则停止

用文件名查询特定文件

1. 对于目录项中的文件名做处理，去除非法字符和空格。如果是普通文件，第一个空格为‘.’。
2. 判断文件名是否相等，strcmp等等各种方法都可。

制作FAT镜像

1. 创建新的软盘镜像

   mkfs.fat -C a.img 1440
   

2. 挂载点，可以创建一个新的目录

   mkdir 文件名
   

3. 将镜像挂载到挂载点

   sudo mount a.img 文件名
   

4. 挂载后，就可以通过操作./mount文件夹，来向a.img加入和查看文件。可使用系统自带的资源管理器类似 GUI工具，或者使用命令行操作。

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