FAT16/FAT32文件系统介绍

在开发最初的个人计算机时，人们用180KB的软磁盘，不久便采用360KB的双面磁盘。为了组织这些存储设备上数据，最初的DOS系统开发者设计一个表来指示哪个扇区属于哪些文件，以及哪些扇区空闲，这样操作系统可以最大限度地利用这些磁盘空间，使文件可以存储在不连续的扇区上。文件数据可以分散有组织地存储在磁盘的不同扇区，这称为文件分割。

由于在360KB磁盘上有720个扇区，因此，表要做得足够大以能标识每个扇区，并预留一些空间以备未来采用更大存储空间的磁盘。表中的每个记录只用一个字节，这样只能有256个可能值，不能满足这么多扇区的需要。如果采用两个字节则最多可以有65,536个记录，但这样将浪费磁盘空间。因此，综合这两种情况，决定采用12位作为表记录的长度来跟踪磁盘上扇区的利用情况。采用12位长度可以有4,096个可能值，如果每个表记录对应一个512字节扇区，那么这个FAT表可以处理高达2MB存储容量的存储设备。

但要从这么长的表中得到需要的信息将花太长时间，因此，人们引入了簇(cluster)的概念。这使设备的最小存储单元从单个扇区增加到固定数量扇区，这些固定数量扇区称为簇。对于180KB磁盘，簇的大小为两个扇区(1,024字节)。因此，如果要保存一个500字节的文件，将占用磁盘上1,024个字节。这看上去会浪费，但实际上簇的概念在存储大文件时效果很好，而实际上多数系统和用户文件都是较大的。表1列出FAT所能代表簇的最大数字。

簇的概念

磁盘上最小可寻址存储单元称为扇区，通常每个扇区为512个字节(或字符)。由于多数文件比扇区大得多，因此如果对一个文件分配最小的存储空间，将使存储器能存储更多数据，这个最小存储空间即称为簇。根据存储设备(磁盘、闪卡和硬盘)的容量，簇的大小可以不同以使存储空间得到最有效的应用。在早期的360KB磁盘上，簇大小为2个扇区(1,024字节)；第一批的10MB硬盘的簇大小增加到8个扇区(4,096字节)；现在的小型闪存设备上的典型簇大小是8KB或16KB。2GB以上的硬盘驱动器有32KB的簇。表2列出在给定簇大小和FAT类型的最大分区。

                    表1：FAT位数与簇数量对应表

为什么采用簇呢？通常，存储设备上的空间分配是随机的。在一个新存储设备上，文件连续存储，并知道开始和结束扇区和长度，在读取时可以根据这些信息重新得到所存储的文件。但是，过一段时间后，有些文件将会被擦掉，同时可能有些文件增大，这时不能保证同一个文件存储在连续的一系列扇区里。因此，需要一种方法来辨别哪个扇区被分配到某些文件，以及还有哪些扇区可用。这时可以采用一种表结构来实现这种功能，使每个扇区对应一个表记录。然而，由于大多数文件存储在多个扇区，一个记录对应一个扇区的作法将造成一些浪费。因此，采用每个记录代表一个固定数量扇区将更有意义，这个固定扇区被称为簇。

给文件分配扇区

如果给一个文件(簇)分配的最小存储空间大小取决于保存该文件的介质类型，我们必须有一种方法来标明某个簇是否可用或者已分配给一个文件。如果已将一个簇分配给一个文件，我们必须知道这个簇分配给文件的哪部分了，这就是通过一个链接列表来实现，即文件分配表(FAT)。FAT仅仅是一个包含