在磁碟及分割槽介紹瞭如何分割槽，現在到達第三階段，如何格式化這些分割槽，本節介紹FAT格式
FAT格式主要有三種：FAT2，FAT16，FAT32
FAT 檔案系統之所以有 12，16，32 不同的版本之分，其根本在於FAT表用來記錄任意一簇連結的二進位制位數，這裡主要介紹FAT16和FAT32

當把一部分磁碟空間格式化為FAT檔案系統時，FAT檔案系統就將這個分割槽當成整塊可分配的區域進行規劃，以便於資料的儲存。FAT將磁碟空間按一定數目的扇區為單位進行劃分，這樣的單位稱為簇。通常情況下，每扇區512位元組的原則是不變的。簇的大小一般是\(2^n\)個扇區的大小，像512B，1K，2K，4K，8K，16K，32K，64K。實際中通常不超過32K。之所以簇為單位而不以扇區為單位進行磁碟的分配，是因為當分割槽容量較大時，採用大小為512b的扇區管理會增加FAT表的項數，對大檔案存取增加消耗，檔案系統效率不高。所以分割槽的大小和簇的取值是有關係的。

注：在檔案系統內說的扇區數，並不是物理磁碟上的扇區數，兩者不一樣，這裡的是邏輯上磁碟的扇區數，物理上是磁軌，盤面，扇區（扇區是從1開始計數），而邏輯上只有扇區（從0開始計數）

FAT16

FAT16檔案系統從根目錄所佔的32個扇區之後的第一個扇區開始以簇為單位進行資料的處理

分為5個部分：DBR區，FAT1表，FAT2表，根目錄區和資料區

DBR區

即作業系統引導記錄區（引導扇區），共512個位元組，也就是相對於分割槽H的第一個扇區

這裡使用該磁碟2為例，它採用MBR分割槽，格式化為FAT16，只有一個分割槽H

這裡就不直接點選軟體DiskGenius找分割槽H了，通過查詢磁碟MBR中的分割槽表來找（如下圖），在磁碟2的0扇區的MBR分割槽表中的第一個16個位元組中的8-11個位元組為11 00 00 00（小端）表示分割槽起始扇區號，為17，所以轉到17扇區，就為分割槽H的資料

該分割槽的第一個扇區也就是DBR區，該扇區的資料如下圖，其中紅色劃線為跳轉指令，紅色框處為廠商名稱和版本號，黑色框處為結束標誌，紫色為引導程式碼，沒有顏色為一些引數資訊

FAT表

FAT1表與FAT2表同步更新，內容一樣

前兩個位元組（這裡16位元位一個位元組）表示FAT表的標識F8FFFFFF
之後每1個位元組表示一個FAT表項，簇號起始的編號就為2，每個FAT表項記錄下一個簇號
第2簇儲存根目錄檔案
FFFF表示檔案或目錄的結束簇號
FFF7表示壞簇

還是以磁碟2的分割槽H為例，DBR區中0E-0F偏移處值為8，在加上分割槽從17扇區開始，所以FAT1開始扇區為25，以下為扇區25的資料
可以看到偏移3204-3205處為2號簇，值為FFFF，說明此檔案就佔一個簇，之後的3，4，5，6號簇都如此，在7號簇，值為0008，表示下一個簇為8號簇，在8號簇，值為0009，表示下一個簇為9號簇，然後依次下去。
這裡看起來好像是順序存放的，但其實是鏈式結構，即一個檔案的儲存是靠當前簇連結到下一簇，存放不一定按順序，比如該檔案存在5號簇和7號簇，而5號簇是指向7號簇的。

根目錄區

根目錄區由多個目錄項組成，共512個目錄項，佔32個扇區，分為短檔名目錄項和長檔名目錄項
如果檔名不超過8個字元，用0x20填充，再加副檔名，此時使用短檔名目錄項來儲存
如果檔名超過8個字元則會被截斷，取前六個字元加“~1”，再加副檔名，如果有重名的“~1”中的1加1，此時會使用短檔名目錄項和長檔名目錄項來儲存

開始的時候FAT16不支援長檔名目錄項，後來FAT32支援，所以FAT16的短檔名目錄項與FAT32不同，但長檔名目錄項完全相同

短檔名目錄項

長檔名目錄項

還是以磁碟2的分割槽H為例，FAT1開始扇區為25，DBR區中0x16偏移處值為60（FAT表含有扇區數）所以根目錄區從25+60*2=145（有兩個FAT表）開始

先從第二個目錄項看，起始值為42，看到4就知道這是一個長目錄項的最後一個目錄項，2表示這個長目錄項只有兩個目錄項，它是第2個（綠框），藍框為第一個長目錄項。再看短目錄項。

00-07為53 59 53 54 45 4D 7E 31
20 20 20：這是個目錄，沒有型別
0B為16：隱藏的系統子目錄
16-17為45 A0：最後修改時間
18-19為8D 54：最後修改日期
1A-1B為02 00：也就是起始簇為第2個簇
1C-1F為00 00 00 00：檔案的大小位元組數

資料區

所有檔案，目錄資料都在此處，資料區以簇為單位進行管理，第一個簇稱為“2號簇”，根目錄檔案在“2號簇”。由上知根目錄區從145扇區開始，加上32個扇區，為177扇區，這就是資料區的開始扇區，也就是2號簇的起始。
上面舉例的那個位於第2個簇的檔案其實就是一個位於根目錄的快取檔案，也就是在177扇區，資料如下

但是這個檔案是一個目錄，對於資料夾的資料，其前面也存在兩個目錄項，一個是子目錄本身，一個是父目錄
其00-0A偏移的值分別為2E 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 和2E 2E 20 20 20 20 20 20 20 20 20 ,即分別表示 . 和 ..
根目錄下的資料夾，父目錄簇號是0，別的資料夾下的資料夾，其父目錄就是父目錄所在的簇號。所以上圖中子目錄本身的簇號為00 00 00 02就是2簇，父目錄簇號為00 00 00 00（最下面兩個黑框）就是0，其父目錄就是根目錄

FAT32

分為6個部分：DBR區，保留區，FAT1表，FAT2表，根目錄區和資料區
FAT32相對於FAT16區別不大，DBR有些許不同，增加了保留區，FAT表是32位表示一項

DBR區

位於分割槽的第一個扇區（再次強調：是相對於分割槽，不是相對於磁碟，磁碟的第一個分割槽，就是總體的0分割槽，是MBR，如果相對於磁碟，DBR是128扇區，從MBR引數中可以知道），與FAT16幾乎相同

保留區

在相對於分割槽的第2扇區

以該磁碟3為例，只有一個分割槽I，被格式化為FAT32

其DBR區資料如下

在DBR中0x0E-0x0F表示FAT表的起始扇區號（紅線部分），其實也表明了保留區的扇區數量，值為6702（相對於分割槽），那麼FAT表起始扇區號為6702（相對於分割槽），則保留區的扇區數為6702-2（從相對分割槽的2扇區才為保留區）
保留區中，在2扇區和12扇區（相對分割槽）可能有引導程式碼的擴充套件部分，其餘部分無用，主用為了之後備份等操作

FAT表

前32位表示FAT表的標識F8FFFF0F，之後32位系統保留，再後的沒32位表示一個FAT表項，從2簇表示根目錄檔案
每個FAT表項記錄下一個簇號
FFFFFF0F表示檔案或目錄的結束簇號
FFFFFFF7表示壞簇

其FAT表如下，與FAT16方式幾乎相同

根目錄區

FAT32與FAT16不同之處在於根目錄的檔案化，即將根目錄等同於普通的檔案。這樣根目錄便沒有了FAT16中512個目錄項的限制，不夠用的時候增加簇鏈，分配空簇即可。
所以根目錄區在2簇，也就是資料區起始和根目錄區起始都在2簇
還有與FAT16除了短檔名目錄項不同外，其餘相同。

短檔名目錄項

長檔名目錄項

著重說明“根目錄等同於普通的檔案”這一特點，在該分割槽的根目錄區，檢視和FAT16例子中相同的位於根目錄的快取檔案，將高低16位拼在一起為 00 00 00 03 ，表示這個檔案在3簇，與FAT16不同

結構對比

資料區

與FAT16相同

參考：
http://www.sjhf.net/pdf/fat.pdf