Блок начальной загрузки

Блок начальной загрузки (boot record) занимает ровно один сектор — 512 байтов. В FAT12 и FAT16 он состоит из 23 полей, а в FAT32 — из 30 полей. Первые 14 по­лей, расположенные в первых 36 байтах, едины для всех версий ФС, а следующие поля в FAT12/FAT16 и fAt32 различны.

Некоторые поля являются необязательными (дополнительными) и могут быть заполнены нулями. При этом в FAT12 и FAT16 дополнительными считаются все поля, лежащие после 36-го байта загрузочного сектора. Структура полей приведена в табл. Все смещения представлены в шестнадцатеричном виде, как они и отображаются в HEX-редакторе.

Таблица Начальные 36 байтов boot record

Таблица Продолжение boot record (FAT32)

Таким образом, блок начальной загрузки обязательно содержит основные сведе­ния о ФС: размер сектора, размер кластера, а также число секторов, охваченных файловой системой. Кроме того, в FAT32 блок начальной загрузки обязательно указывает на расположение корневого каталога.

Таблица размещения файлов

От блока начальной загрузки переходим к таблице размещения файлов (FAT). Обычно она существует в двух идентичных копиях. Количество копий (1 или 2) указано в загрузочном секторе (поле 0010). Первая копия FAT начинается после зарезервированных секторов, размер которых указывается в поле 000E загрузочно­го сектора. Размер каждой копии FAT также хранится в загрузочном секторе (в FAT32 это содержимое поля 0024). Вторая копия FAT, если она существует, на­чинается в следующем секторе за первой копией.

Таблица состоит из записей одинакового размера. Нумерация записей начинает­ся с 0, и каждая запись соответствует кластеру с тем же номером (адресом). Длина каждой записи зависит от версии файловой системы. В FAT12 используются 12-разрядные, в FAT16 — 16-разрядные, а в FAT32 — 32-разрядные записи.

Если кластер еще ни разу не использовался и свободен, его запись заполнена нулями. Записи хотя бы однажды выделявшихся кластеров отличны от нуля и со­держат адрес следующего кластера в файле или каталоге. Если кластер завершает цепочку файла или каталога, его запись содержит маркер конца файла: в FAT 12 это любое значение больше FF8, в FAT 16 — FFF8 и в FAT32 — FFF. Если кластер помечен как поврежденный и не должен использоваться системой, его запись со­держит значение FF7 в FAT12, FFF7 в FAT 16 или FFF FF7 в FAT32.

Заметим, что адресация кластеров файловой системы начинается с 2. Это значит, что записи 0 и 1 в структуре FAT не используются. Обычно в записи 0 хранится копия типа носителя, а в записи 1 — флаг обновления файловой системы.

Корневой каталог

За второй копией FAT следует корневой каталог (Root Directory). Он, как и FAT, состоит из записей фиксированной длины. В FAT32 размер записи равен 32 байтам. Каждая запись указывает на файл или директорию. Внутренняя структура записи приведена в табл.

Таким образом, запись каталога связывает имя файла с номером кластера, в котором записано начало этого файла. Запись каталога отсылает к записи о на­чале этого файла в FAT. Когда длина файла превышает размер кластера (а так обычно и бывает), продолжение файла пишется в следующие кластеры. Как прави­ло, такие фрагменты идут не друг за другом, а разбросаны по всему диску (фраг­ментация диска). Таблица FAT связывает кластеры, хранящие фрагменты одного файла, в последовательную цепочку (рис.). В последнем звене цепочки указы­вается, что здесь конец файла.

Рис. Связь каталога, FAT и кластеров, содержащих файл

Хотя файловая система NTFS устроена гораздо слож­нее, в силе остается тот же принцип. Записи ФС, ссылаясь друг на друга, приводят от имени файла к кластерам, где этот файл записан. И, наоборот, от кластера с ка­ким-то содержимым они должны, в конечном счете, привести к имени файла и его положению в дереве каталогов.