FAT32文件系统

1、FAT32系统与FAT16系统比较
保存文件或者安装程序时，计算机将信息存储到硬盘上称为簇的小区域上。

簇越小，硬盘存储信息的效率就越高。簇的大小取决于分区的大小，而分区的大小又取决于所使用的文件系统。按默认规定，大多数计算机都使用一个分区。

下表介绍了 FAT32 文件系统中可使用的较大分区大小和较小簇的大小。 FAT16 不支持 2 GB 以上的分区， FAT32 不支持 512 MB 以下的分区。

分区大小 FAT16 簇的大小 FAT32 簇的
大小

32 MB	2 KB	—
128 MB	2 KB	—
256 MB	4 KB	—
512 MB	8 KB	4 KB
1 GB	16 KB	4 KB
2 GB	32 KB	4 KB
3 GB–7 GB	—	4 KB
8 GB– 16 GB	—	8 KB
16 GB– 32 GB	—	16 KB
大于 32 GB	—	32 KB

如果硬盘小于 2 GB 而计算机使用的是 FAT16 文件系统，则转换为 FAT32 后性能不会有太大改观。

但是，如果硬盘在 2 GB 与 2 TB 之间，想要提高效率，则需要转换为 FAT32。

同 FAT16 相比，FAT32 文件系统具有以下优点：

• 程序打开速度更快（提高 50%）。

• 所用簇更小，因此能提高磁盘空间的利用率—提高 15%。

• 可将 2 TB 硬盘格式化为单个驱动器，免去了硬盘分区的烦恼。
  
• 可重定位根目录和使用 FAT 备份副本，提高计算机的可靠性。

2、FAT32系统简介
Windows95 OSR2和Windows 98开始支持FAT32 文件系统，它是对早期DOS的FAT16文件系统的增强，由于文件系统的核心--文件分配表FAT由16位扩充为32位，所以称为FAT32文件系统。在一逻辑盘（硬盘的一分区）超过 512 兆字节时使用这种格式，会更高效地存储数据，减少硬盘空间的浪费，一般还会使程序运行加快，使用的计算机系统资源更少，因此是使用大容量硬盘存储文件的极有效的系统。本人对Windows 98下的FAT32 文件系统做了分析实验，总体上与FAT16文件系统变化不大，现将有关变化部分简介如下：

（一）FAT32 文件系统将逻辑盘的空间划分为三部分，依次是引导区（BOOT区）、文件分配表区（FAT区）、数据区（DATA区）。引导区和文件分配表区又合称为系统区。

（二）引导区从第一扇区开始，使用了三个扇区，保存了该逻辑盘每扇区字节数，每簇对应的扇区数等等重要参数和引导记录。之后还留有若干保留扇区。而FAT16文件系统的引导区只占用一个扇区，没有保留扇区。

（三）文件分配表区共保存了两个相同的文件分配表，因为文件所占用的存储空间（簇链）及空闲空间的管理都是通过FAT实现的，FAT如此重要，保存两个以便第一个损坏时，还有第二个可用。文件系统对数据区的存储空间是按簇进行划分和管理的，簇是空间分配和回收的基本单位，即，一个文件总是占用若干个整簇，文件所使用的最后一簇剩余的空间就不再使用，而是浪费掉了。
从统计学上讲，平均每个文件浪费0.5簇的空间，簇越大，存储文件时空间浪费越多，利用率越低。因此，簇的大小决定了该盘数据区的利用率。FAT16系统簇号用16位二进制数表示，从0002H到FFEFH个可用簇号(FFF0H到FFFFH另有定义,用来表示坏簇，文件结束簇等)，允许每一逻辑盘的数据区最多不超过FFEDH(65518)个簇。FAT32系统簇号改用32位二进制数表示，大致从00000002H到FFFFFEFFH个可用簇号。FAT表按顺序依次记录了该盘各簇的使用情况，是一种位示图法。
每簇的使用情况用32位二进制填写，未被分配的簇相应位置写零；坏簇相应位置填入特定值；已分配的簇相应位置填入非零值，具体为：如果该簇是文件的最后一簇，填入的值为FFFFFF0FH，如果该簇不是文件的最后一簇，填入的值为该文件占用的下一个簇的簇号，这样，正好将文件占用的各簇构成一个簇链，保存在FAT表中。0000000H、00000001H两簇号不使用，其对应的两个DWORD位置(FAT表开头的8个字节)用来存放该盘介质类型编号。FAT表的大小就由该逻辑盘数据区共有多少簇所决定，取整数个扇区。

（四）FAT32系统一簇对应8个逻辑相邻的扇区，理论上，这种用法所能管理的逻辑盘容量上限为16TB(16384GB)，容量大于16TB时，可以用一簇对应16个扇区，依此类推。FAT16系统在逻辑盘容量介于128MB到256MB时，一簇对应8个扇区，容量介于256MB到512MB时，一簇对应16个扇区，容量介于512MB到1GB时，一簇对应32个扇区，容量介于1GB到2GB时，一簇对应32个扇区，超出2GB的部分无法使用。显然，对于容量大于512MB的逻辑盘，采用FAT32的簇比采用FAT16的簇小很多，大大减少了空间的浪费。
但是，对于容量小于512MB的盘，采用FAT32虽然一簇8个扇区，比使用FAT16一簇16个扇区，簇有所减小，但FAT32的FAT表较大，占用空间较多，总数据区被减少，两者相抵，实际并不能增加有效存储空间，所以微软建议对小于512M的逻辑盘不使用FAT32。
另外，对于使用FAT16文件系统的用户提一建议，硬盘分区时，不要将分区(逻辑盘)容量正好设为某一区间的下限，例：将一逻辑盘容量设为1100M(稍大于1024M)，则使用时其有效存储容量比分区为950M的一般还少，因其簇大一倍，浪费的空间较多。还有，使用FDISK等对分区指定容量时，由于对1MB的定义不一样(标准的二进制的1MB为1048576B，有的系统将1MB理解为1000000B，1000KB等),及每个分区需从新磁道开始等因素，实际分配的容量可能稍大于指定的容量，亦需注意掌握。

（五）根目录区（ROOT区）不再是固定区域、固定大小，可看作是数据区的一部分。因为根目录已改为根目录文件，采用与子目录文件相同的管理方式，一般情况下从第二簇开始使用，大小视需要增加，因此根目录下的文件数目不再受最多512的限制。FAT16文件系统的根目录区（ROOT区）是固定区域、固定大小的，是从FAT区之后紧接着的32个扇区，最多保存512个目录项，作为系统区的一部分。

（六）目录区中的目录项变化较多，一个目录项仍占32字节，可以是文件目录项、子目录项、卷标项(仅跟目录有)、已删除目录项、长文件名目录项等。目录项中原来在DOS下保留未用的10个字节都有了新的定义，全部32字节的定义如下：
(1) 0-- 7字节 文件正名。
(2) 8--10字节 文件扩展名。
(3) 11字节 文件属性，按二进制位定义，最高两位保留未用，0至5位分别是只读位、隐藏位、系统位、卷标位、子目录位、归档位。
(4) 11--13字节 仅长文件名目录项用，用来存储其对应的短文件名目录项的文件名字节校验和等。
(5) 13--15字节 24位二进制的文件建立时间，其中的高5位为小时，次6位为分钟。
(6) 16--17字节 16位二进制的文件建立日期，其中的高7位为相对于1980年的年份值，次4位为月份，后5位为月内日期。
(7) 18--19字节 16位二进制的文件最新访问日期，定义同(6)。
(8) 20--21字节 起始簇号的高16位。
(9) 22--23字节 16位二进制的文件最新修改时间，其中的高5位为小时，次6位为分钟，后5位的二倍为秒数。
(10)24--25字节 16位二进制的文件最新修改日期，定义同(6)。
(11)26--27字节 起始簇号的低16位。
(12)28--31字节 32位的文件字节长度。

其中第(4)至(8)项为以后陆续定义的。 对于子目录项，其(12)为零；已删除目录项的首字节值为E5H。在可以使用长文件名的FAT32系统中，文件目录项保存该文件的短文件名，长文件名用若干个长文件名目录项保存，长文件名目录项倒序排在文件短目录项前面，全部是采用双字节内码保存的，每一项最多保存十三个字符内码，首字节指明是长文件名的第几项,11字节一般为0FH，12字节指明类型，13字节为校验和，26--27字节为零。

（七）以前版本的 Windows 和DOS与 FAT32 不兼容，不能识别FAT32分区，有些程序也依赖于 FAT16 文件系统，不能和 FAT32 驱动器一道工作。将硬盘转换为 FAT32，就不能再用双引导运行以前版本的 Windows（Windows 95 [Version 4.00.950]、Windows NT 3.x、Windows NT 4.0 和 Windows 3.x）。

参考：http://wxseu.cn/study/studycomputer/s-os/system-guanli/005.htm
http://learn.gxtc.edu.cn/NCourse/Windows98/win98/FAT32.htm