优盘文件系统

优盘文件系统（FOR C） 1 wenxinglu 优盘文件系统（FOR C） 优盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为 5 部分：MBR 区、DBR 区、FAT 区、FDT 区和 DATA 区。 主引导记录(MBR) 绝对扇区号为：MBR_LBA=0x00000000处是主引导记录,等同位于硬盘的0磁道 0柱面 1扇区。 在总共 512 字节的主引导扇区中，MBR 只占用了其中的 446 个字节（ofs:0 - ofs:1BDH）， 另外的 64 个字节（ofs:1BEH - ofs:1FDH）交给了 DPT(Disk Partition Table 盘分区), 最后两个字节“55 AA”（ofs:1FEH - ofs:1FFH）是分区的结束标志。 „ MBR 定义如下： typedef struct { uchar bootcode[446]; //ofs:0.启动代码。“FA 33 C0 8E D0 BC…”. PartitionTable PT[4]; //ofs:446.分区表 length=4*16. uint EndingFlag; //ofs:510.结束标识:0xAA55. }MBR_tag; „ Bootcode[446]启动代码一般是固定的，用于引导 x86，不用管。 „ 分区表项的定义如下： typedef struct { uchar BootFlag; //启动标志 CHS StartCHS; //分区开始的柱面、磁头、扇区 uchar SystemID; //分区类型 CHS EndCHS; //分区结束的柱面、磁头、扇区 ulong RelativeSectors; //分区起始扇区数，指分区相对于记录该分区的分区表的扇 区位置之差 (该分区表：LBA=0x0)。 ulong TotalSectors;//分区总扇区数 }PartitionTable; „ 其中 CHS 为一个柱面、磁头、扇区的结构，定义如下: struct CHS { uchar Head; //磁头。 unsigned Sector : 6; //扇区。 unsigned CyH2 : 2; //柱面(高两位)。 uchar CyL8; //柱面（低八位）。 ulong Cylinder() {return (uint(CyH2)*256+CyL8);} //返回柱面值 void SetCylinder(uint Cylinder) //设置柱面值 { CyH2=(Cylinder>>8)&0x3; CyL8=(Cylinder&0xff); } }; 例：80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00 优盘文件系统（FOR C） 2 wenxinglu 在这里我们可以看到: z “80”是一个分区的激活标志，表示系统可引导； z “01 01 00”表示分区开始的磁头号为 01，开始的扇区号为 01，开始的柱面号为 00； z “0B”表示分区的系统类型是 FAT32，其他比较常用的有 04（FAT16）、06（bigFAT16）、 01（FAT12）、07（NTFS）； z “FE BF FC”表示分区结束的磁头号为 254，分区结束的扇区号为 63、分区结束的柱面 号为 764； z “3F 00 00 00”表示首扇区的相对扇区号为 63； z “7E 86 BB 00”表示总扇区数为 12289622。 系统引导记录(DBR) 绝对扇区号为：DBR_LBA=MBR.PT[0].RelativeSectors 处是 DBR,等同位于硬盘的 0 磁道 1 柱面 1 扇区(512 字节),是操作系统可以直接访问的第一个扇区，它包括一个引导程序和一 个被称为 BPB（Bios Parameter Block）的本分区参数。引导程序的主要任务是当 MBR 将系统控制权交给它时，判断本分区跟前两个文件是不是操作系统的引导文件（以 DOS 为例，即是 Io.sys 和 Msdos.sys）。如果确定存在，就把其读入内存，并把控制权交给该文 件。BPB 参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根 目录大小、FAT 个数，分配单元的大小等重要参数。 „ DBR 定义如下： typedef struct { uchar bJmpBoot[3]; //ofs:0.典型的如：0xEB,0x3E,0x90。 char bOEMName[8]; //ofs:3.典型的如：“MSWIN4.1”。 uint BPB_wBytesPerSec; //ofs:11.每扇区字节数。 uchar BPB_bSecPerClus; //ofs:13.每簇扇区数。 uint BPB_wReservedSec; //ofs:14.保留扇区数，从 DBR 到 FAT 的扇区数。 uchar BPB_bNumFATs; //ofs:16.FAT 的个数。 uint BPB_wRootEntry; //ofs:17.根目录项数。 uint BPB_wTotalSec; //ofs:19.分区总扇区数(<32M 时用)。 uchar BPB_bMedia; //ofs:21.分区介质标识,优盘一般用 0xF8。 uint BPB_wSecPerFAT; //ofs:22.每个 FAT 占的扇区数。 uint BPB_wSecPerTrk; //ofs:24.每道扇区数。 uint BPB_wHeads; //ofs:26.磁头数。 ulong BPB_dHiddSec; //ofs:28.隐藏扇区数，从 MBR 到 DBR 的扇区数。 ulong BPB_dBigTotalSec; //ofs:32.分区总扇区数(>=32M 时用)。 uchar bDrvNum; //ofs:36.软盘使用 0x00,硬盘使用 0x80。 uchar bReserved1; //ofs:37.保留。 uchar bBootSig; //ofs:38.扩展引导标记：0x29。 uchar bVolID[4]; //ofs:39.盘序列号。 char bVolLab[11]; //ofs:43.“Msdos ”。 char FileSysType[8]; //ofs:54.“FAT16 ”。 uchar ExecutableCode[448]; //ofs:62.引导代码。 uint EndingFlag; //ofs:510.结束标识:0xAA55。 }DBR_tag; 优盘文件系统（FOR C） 3 wenxinglu DOS 引导记录公式： z 文件分配表≡保留扇区数 z 根目录≡保留扇区数＋FAT 的个数×每个 FAT 的扇区数 z 数据区≡根目录逻辑扇区号＋（32×根目录中目录项数）/ 每扇区字节数 z 绝对扇区号≡逻辑扇区号＋隐含扇区数 z 扇区号≡（绝对扇区号 % 每磁道扇区数）＋1 z 磁头号≡（绝对扇区号 / 每磁道扇区数）% 磁头数 z 磁道号≡（绝对扇区号 / 每磁道扇区数）/ 磁头数 要点： 1) DBR 位于柱面 0，磁头 1，扇区 1，其逻辑扇区号为 0 2) DBR 包含 DOS 引导程序和 BPB。 3) BPB 十分重要，由此可算出逻辑地址与物理地址。 文件分配表(FAT) 绝对扇区号为：FAT_LBA = DBR_LBA + BPB_wReservedSec 处是文件分配表，是 DOS 文件组 织结构的主要组成部分。我们知道 DOS 进行分配的最基本单位是簇。文件分配表是反映硬盘 上所有簇的使用情况，通过查文件分配表可以得知任一簇的使用情况。DOS 在给一个文件分 配空间时总先扫描 FAT，找到第一个可用簇，将该空间分配给文件，并将该簇的簇号填到目 录的相应段内。即形成了“簇号链”。FAT 就是记录文件簇号的一张表。FAT 的头两个域为保 留域，对 FAT12 来说是 3个字节，FAT16 来说是 4个字节。其中头一个字节是用来描述介质 的，其余字节为 FFH。介质格式与 BPB 相同。 FAT 结构含义 ：一般 FAT 表的第一项为 FF8H 或 FFF8H。 FAT12 FAT16 意义 000H 0000H 可用 FF0H－FF6H FFF0H－FFF6H 保留 FF7H FFF7H 坏 FF8H－FFFH FFF8H－FFFFH 文件最后一个簇 ×××H ××××H 文件下一个簇 对于 FAT16，簇号×2作偏移地址，从 FAT 中取出一字即为 FAT 中的域。 逻辑扇区号 ＝ 数据区起始逻辑扇区号＋（簇号－2）×每簇扇区数 簇号 ＝（逻辑扇区号－数据区起始逻辑扇区号）/ 每簇扇区数＋2 要点： 1) FAT 反映硬盘上所有簇的使用情况，它记录了文件在硬盘中具体位置（簇）。 2) 文件第一个簇号（在目录表中）和 FAT 的该文件的簇号串起来形成文件的“簇号链”， 修复被破坏的文件就是根据这条链。 3) 由簇号可算逻辑扇区号，反之，由逻辑扇区号也可以算出簇号，公式如上。 4) FAT 位于 DBR 之后，其 DOS 扇区号从 1开始。 文件目录表(FDT) 绝对扇区号为：FDT_LBA = FAT_LBA + BPB_bNumFATs * BPB_wSecPerFAT 处是文件目录表， DOS 文件组织结构的又一重要组成部分。文件目录分为两类：根目录，子目录。根目录有 优盘文件系统（FOR C） 4 wenxinglu 一个，子目录可以有多个。子目录下还可以有子目录，从而形成“树状”的文件目录结构。 子目录其实是一种特殊的文件，DOS 为目录项分配 32 字节。 目录项定义如下： typedef struct{ char FileName[8]; //ofs:0.文件名 char ExtName[3]; //ofs:8.扩展名 uchar attribute; //ofs:11.文件属性。典型值：存档(0x20)、卷标(0x08)。 char reserved[10]; //ofs:21.保留 uint time; //ofs:22.时间 uint data; //ofs:24.日期 uint StartClus; //ofs:26.开始簇号 ulong FileLength; //ofs:28.文件长度 }DIR_tag； 1) 目录项文件名区域中第一个字节还有特殊的意义： „ 00H 代表未使用。 „ 05H 代表实际名为 E5H。 „ E5H 代表此文件已被删除。 2) 目录项属性区域的这个字节各个位的意义如下： ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ０ 未 修 修 子 卷 系 隐 只 用 改 改 目 标 统 藏 读 标 标 录 属 属 属 志 志 性 性 性 3) WINDOWS 的长文件名使用了上表中所说的“保留”这片区域。 4) 时间：time = Hr * 2048 + Min * 32 + Sec + 2。 5) 日期：time = (Yr-1980) * 512 + Mon * 32 + Day。 6) 簇号与逻辑扇区号的关系为： 逻辑扇区号 =（簇号 - 2）× 每簇扇区数 + 数据区起始逻辑扇区号。 7) 要点： „ 文件目录是记录所有文件，子目录名，扩展名属性，建立或删除最后修改日期。文 件开始簇号及文件长度的一张登记表. „ DOS 中 DIR 列出的内容是根据文件目录表得到的。 „ 文件起始簇号填在文件目录中，其余簇都填在 FAT 中上一簇的位置上。 数据区(DATA) z 数据区绝对扇区号≡根目录绝对扇区号＋（32×根目录中目录项数）/ 每扇区字节数 表达式：DATA_LBA = FDT_LBA +（ 32 * BPB_wRootEntry ）/ BPB_wBytesPerSec。