# FAT32文件系统 — DragonOS dev 文档

# FAT32文件系统

## 简介

FAT32文件系统是一种相对简单的文件系统。

FAT32文件系统实现在`kernel/filesystem/fat32/`中。

## 相关数据结构

### struct fat32_BootSector_t

fat32启动扇区结构体

    struct fat32_BootSector_t
    {
        uint8_t BS_jmpBoot[3];    // 跳转指令
        uint8_t BS_OEMName[8];    // 生产厂商名
        uint16_t BPB_BytesPerSec; // 每扇区字节数
        uint8_t BPB_SecPerClus;   // 每簇扇区数
        uint16_t BPB_RsvdSecCnt;  // 保留扇区数
        uint8_t BPB_NumFATs;      // FAT表数量
        uint16_t BPB_RootEntCnt;  // 根目录文件数最大值
        uint16_t BPB_TotSec16;    // 16位扇区总数
        uint8_t BPB_Media;        // 介质描述符
        uint16_t BPB_FATSz16;     // FAT12/16每FAT扇区数
        uint16_t BPB_SecPerTrk;   // 每磁道扇区数
        uint16_t BPB_NumHeads;    // 磁头数
        uint32_t BPB_HiddSec;     // 隐藏扇区数
        uint32_t BPB_TotSec32;    // 32位扇区总数

        uint32_t BPB_FATSz32;   // FAT32每FAT扇区数
        uint16_t BPB_ExtFlags;  // 扩展标志
        uint16_t BPB_FSVer;     // 文件系统版本号
        uint32_t BPB_RootClus;  // 根目录起始簇号
        uint16_t BPB_FSInfo;    // FS info结构体的扇区号
        uint16_t BPB_BkBootSec; // 引导扇区的备份扇区号
        uint8_t BPB_Reserved0[12];

        uint8_t BS_DrvNum; // int0x13的驱动器号
        uint8_t BS_Reserved1;
        uint8_t BS_BootSig;       // 扩展引导标记
        uint32_t BS_VolID;        // 卷序列号
        uint8_t BS_VolLab[11];    // 卷标
        uint8_t BS_FilSysType[8]; // 文件系统类型

        uint8_t BootCode[420]; // 引导代码、数据

        uint16_t BS_TrailSig; // 结束标志0xAA55
    } __attribute__((packed));

### struct fat32_FSInfo_t

该扇区存储了FAT32文件系统的一些参考信息。

    struct fat32_FSInfo_t
    {
        uint32_t FSI_LeadSig;
        uint8_t FSI_Reserved1[480];
        uint32_t FSI_StrucSig;
        uint32_t FSI_Free_Count;
        uint32_t FSI_Nxt_Free;
        uint8_t FSI_Reserved2[12];
        uint32_t FSI_TrailSig;
    } __attribute__((packed));

FSI_LeadSig

FS info扇区标志符 数值为0x41615252

FSI_Reserved1

保留使用，全部置为0

FSI_StrucSig

FS_Info扇区的另一个标志符，数值为0x61417272

FSI_Free_Count

上一次记录的空闲簇数量，这是一个参考值

FSI_Nxt_Free

空闲簇的起始搜索位置，这是为驱动程序提供的参考值.

FSI_Reserved2 保留使用，全部置为0

FSI_TrailSig

FS_Info扇区结束标志，数值为0xaa550000

### struct fat32_Directory_t

短目录项结构体。

    struct fat32_Directory_t
    {
        unsigned char DIR_Name[11];
        unsigned char DIR_Attr;
        unsigned char DIR_NTRes;
        unsigned char DIR_CrtTimeTenth;
        unsigned short DIR_CrtTime;
        unsigned short DIR_CrtDate;
        unsigned short DIR_LastAccDate;
        unsigned short DIR_FstClusHI;
        unsigned short DIR_WrtTime;
        unsigned short DIR_WrtDate;
        unsigned short DIR_FstClusLO;
        unsigned int DIR_FileSize;
    } __attribute__((packed));

DIR_Name

目录项名称。前8bytes为基础名，后3bytes为扩展名

DIRAttr

目录项属性。可选值有如下：

> - ATTR_READ_ONLY

> - ATTR_HIDDEN

> - ATTR_SYSTEM

> - ATTR_VOLUME_ID

> - ATTR_DIRECTORY

> - ATTR_ARCHIVE

> - ATTR_LONG_NAME

DIR_NTRes

该项为Windows下特有的表示区域，通过该项的值，表示基础名和扩展名的大小写情况。该项的值为`EXT|BASE`组合而成，其中，具有以下定义：

> BASE:LowerCase(8),UpperCase(0) EXT:LowerCase(16),UpperCase(0)

DIR_CrtTimeTenth

文件创建的毫秒级时间戳

DIR_CrtTime

文件创建时间

DIR_CrtDate

文件创建日期

DIR_LastAccDate

文件的最后访问日期

DIR_FstClusHI

文件起始簇号（高16bit）

DIR_WrtTime

最后写入时间

DIR_WrtDate

最后写入日期

DIR_FstClusLO

文件起始簇号（低16bit）

DIR_FileSize 文件大小

### struct fat32_partition_info_t

该数据结构为FAT32分区的信息结构体，并不实际存在于物理磁盘上。这个结构体在挂载文件系统时被创建，作为文件系统的超级块的私有信息的一部分。

### struct fat32_inode_info_t

该结构体是VFS的inode结构体的私有信息部分的具体实现。

## 已知问题

1. 对目录项名称的检查没有按照标准严格实现

2. 当磁盘可用簇数量发生改变时，未更新FS_Info扇区

3. 未填写目录项的时间字段

## TODO

- 完全实现VFS定义的文件接口

- 性能优化

## 参考资料

FAT32 File System Specification - from Microsoft

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