硬盘数据组织结构

1、F面是一个分了三个区的整个硬盘的数据结构MBRC 盘EBRD盘EBRE盘MBR，即主引导纪录，位于整个硬盘的0柱面0磁道1扇区，EBR，叫做扩展MBR （Extended MBR ），位于硬盘的某柱面0磁道1扇区1. 簇（cluster ）是DOS给文件系统分配磁盘空间的最小单位。由若干连续的逻辑扇区组成，不同的盘，簇的大小不同，簇是从2开始编号，见表6-1 o逻辑扇区号=（簇号-2 ）X扇区数/簇+数据区首扇区号2. BOOT 记录：第一部分：02字节为跳转指令，转向启动码区。第二部分：310字节为厂商标识字段，如 MSDOS5.0 o第三部分：1161字节为磁盘参数表（51字节）。第四部分

2、：62509字节为启动程序（438字节）。最后：55,AA字节。51 字节 BPB 表（BIOS Parameter Block ）OB OC :每扇区字节数（512）OD :扇区数/簇0E 0F:保留扇区（指Boot区）10 : FAT个数11 12 :根目录最大登记项数13 14：本分区扇区总数（小于32M的分区，大于32MB时,为0）15 :介质描述符16 17 :每个FAT扇区数18 19 :每道扇区数1A 1B :磁头数1C 仆：本分区前的扇区数（隐含扇区，即从 0 （X）柱0头1扇到0 （X）柱1头1 扇之间的扇区，由于不能为DOS访问，故称为隐含扇区）。20 23 :大容量盘总扇

3、区数。24 : BIOS 设备号（hex : HD=8x ）25 :未使用26 :扩展引导标记（29H ）27-2A :卷序列号（随机）2B-35 :卷标，分区标识，如： WIN9836-3D :文件系统格式（FAT16 ）3. FAT （文件配置表）FAT有两个，当第一个损坏时，为人工修复提供方便，DOS不会自动用第二个去修 复第一个FAT,而DOS实际上没有用尽2个FAT占用的扇区，因为可作为他用。FAT登记盘上簇的使用情况，登记项有12位、16位和32位之分，下面以16位为例说明FAT的 格式。16位FAT格式:0002HNNNNH使用簇记录文件簇号链簇号（表项）OOOOH 0001H类

4、型保留簇含义介质标志保留簇的第一字节为磁盘介质标志，后为填充位，全为FFH。使用簇可以是;0000:自由FFF6:备用FFF7:坏簇FFF8-FFFF:文件结束其它：文件的下一簇4. 文件目录表（根目录表FDT ）记录文件名、属性、建立时间、日期、首簇及长度的一个表。每个文件占用表32字节,00-07 :文件主名（文件被删除后，00字节为E5H ）O8-0A :文件扩展名XX10011127H :0B :文件属性TT T TTTX:未用，填00C-15 :保留（全0）16-17 :建立文件的时间18-19 :建立乂件的日期1A-1B :文件首簇1C-1F :文件长度档案子目录卷标系统隐含只读L

5、FN en try :长文件名项，属性字节为0F 表示 LFN entryCr.time refinement in 10ms units :5.主引导记录（MBR ）以10ms为计时精度X X 100111见P247图6-7和图6 8。0柱0头1扇区（DOS系统）：000H0EFH :主引导程序（446字节）0F0H1BDH :全0 DOS系统有206个0字节，NTFS系统有58个0字节。到此共 计446字节）1BEH1CDH :第一个分区表（16字节）1CEH1DDH :第二个分区表（16字节）1DEH1EDH :第三个分区表（16字节）1EEH仆DH :第四个分区表（16字节）仆EH1F

6、FH : 55H , AAH （2个字节，有效标志） 分区表：BOOT i ndHSCYLSYS indHSCYLRel sect# of sectsIn d-i ndicator SYS-SYStemCYL-CYLi nder Rel-Relative sector关于 SYS ind , （01 : fat12 ； 05 : extended ; 06 : fat16 ; 07 : hpfs/ntfs ; Ob , 0d : win95 fat32 ； Oe: win95 fat16 ;82 : linux swap ;83 :linux ；85 : linux extended ）例子，

7、1BEH :80 01 01 00 04 07 21 F7 21 00 00 00 9F FF 00 00 可自举分区 分区从0柱1头1扇区开始 DOS分区 分区终止于7头33扇区F7（247 ）柱 分区相对扇区号为33 分区实用扇区数65339个10MB硬盘（305柱，4头，17扇/道，8扇/簇）数据组织结构:绝对扇区相对扇区簇描述柱面C，磁头H ,扇区S001无无MBR00217无无未用0110无DBR012918无FAT1 （8 扇区）0110 17916无FAT20211717 33无FDT0311534 48无FDT （共32扇区）0316492数据区首扇区0317502数据区101

8、651 562数据区1071457 643数据区EBR :结构和MBR类似，但没有代码部分，即两个表和55、AAFAT16的文件系统主引导记录BootFAT1FAT2FDTDATA（1扇）（1扇）隐臧扇区 T保留扇区T0号扇区2簇6.FAT32的文件系统在FAT32卷上，一般存在两个Boot扇区，即工作Boot（0号逻扇）和备份Boot（ 般在6号逻扇）。数据结构的变化：主引导记录Boot（30多扇区）FAT1FAT2FDTDATA 隐臧扇区T 保留扇区T0号扇区（每个逻辑盘从此处开始编号）2簇注：在LBA （全称是Logic Block Address ，即扇区的逻辑块地址）寻址方式下，系统

9、 把所有的物理扇区都统一编号，按照从零到某个最大值排列，这样只用一个序数就确定 了一个唯一的物理扇区。用Win Hex读物理硬盘时看到的扇区编号就是这种。即物理盘 从0柱0头1扇开始逻辑编号，逻辑盘从Boot区开始逻辑编号，编号均从0起。读FAT表的（若FAT为1DBAH ）前两扇：-1 0 2 20 2 （回车）D 0F8 FF FF 0F FF FF FF 0F 读目录表：l 0 2 3B94 20（回车）磁盘参数表（03H 59H字节）：03H （占8字节）：系统版本号0BH （2字节）：每扇字节数0D （1字节）：每簇扇区数0EH （2字节）：保留（32字节）10H （1字节）：FAT

10、个数11H （2字节）：表示是否为FAT32文件系统，为0000H表示是。13H （2字节）：位为00H15H （1字节）：介质标志16H （2字节）：未用值为00H18H （2）:每道扇区数1AH (2):磁头数1CH (4):分区前隐藏扇区数20H (4):扇区总数24H (4): FAT占扇区数28H (2): FAT表镜象标志，0表2个，1表1个。2A (2):文件系统的主次版本2C (4):根目录的起始簇号30 (2):文件系统参数的扇区号32 (2):备份分区引导扇区的逻辑扇区号34 (12 ):保留，未用40 (2):磁盘物理驱动的号42H (1):磁盘读写扩展标志：值为29H。

11、43H (4):卷序列号47H (11 ):磁盘卷标号52H (8):文件系统的标识号(3)FAT32文件系统的目录表FAT32文件系统将逻辑盘的空间划分为三部分：引导区(BOOT区)、文件分配表 区(FAT区)和数据区(DATA区)，引导区和文件分配表区合称系统区。在 FAT32 位系统中根目录区(ROOT区)不再是固定区域、固定大小，它是数据区的一部分。实 际的“根目录”就是首簇号为2的文件。 主目录项(常规) 名字字符保存项目录项-辅助目录项I (属性字节：0FH L类型信息保存项长文件名目录项结构图长文件名目录最后一项长文件名目录第二项 长文件名目录第一项 短文件名目录项与短文件名相同

12、的主目录项其结构与上述的结构一致，其中的文件名域存放着由长文件名转换而来的短文件名 ，包 括主文件名与后缀，具体转换方法稍后介绍；此目录项可供任何版本的 MS_DOS或其 它的兼容操作系统使用,此时此文件将与一般的短文件一样,WINDOWS9X 同样也可 以用短文件名的形式对此文件进行操作。0-0AH:文件名及扩展名OBH:文件属性OCH:类型（保留，填00 ）OD-OFH: 文件建立时间，小时：分：秒：百分秒=5 : 6: 5 : 8位10-11H :文件建立日期，年：月：日=7 : 4 : 5位12-13H :文件最新访问日期（定义同上）14-15H:开始簇号的高16位16H-17H:最新

13、修改文件时间（定义同 OD-OFH）18H-19H:最新修改文件日期（定义同1O-11H） 1AH-1BH:开始簇号的低16位1CH-仆H:文件长度FAT32对8.3的FDT记录的结构作了扩展（记录长度仍为32字节），并提高了创建 时间（3B）的精度：23#-19# 位一一时，18#-13# 位一一分，12#-7# 位一一秒，6#-O# 位一 百分秒。位移00080B0C0D10121416181A1C含义土乂扩展文件保留创建创建访问首簇号更新更新首簇号文件长度件名名属性时间日期日期高字时间日期低字字节数字节数831132222224长文件名的名字字符保存项（辅助的目录项）由于在短文件名目录项

14、中只能存放长文件名的一个别名即转换后的短文件名，所以还必须利用其它的目录项存储完整的长文件名的全部字符串容，具体结构如下：00H:系列号01H-0AH:文件名字符OBH:属性（OFH）OCH:类型ODH:校验和0EH-19H:文件名（续）1AH-1BH:恒为 01CH-仆H:名字（续）视长文件名的长度，决定需要利用几个目录项来存放文件名，这样的目录项靠系列 号保持各目录项间的先后顺序及连续性，按01 02 03 .格式排序，如果此文件没有类 型保存项，则最后一个目录项的系列号在正常的序号基础上加上 40H,即把1 2 3等转 换为A B C字符，以提示此长文件名目录项全部结束；其中的属性字节恒

15、为OFH,文件 名字符按建立文件时的真实情况保存大小写字母，并且每个字符占两个字节。长文件名的类型信息保存项这种类型的目录项并不是所有的长文件均有 ,只有在 WINDOWS95 下建立文件 时指定了系统可识别的文件类型才能为此文 件建立类型信息存储项 ，而在WINDOWS95 的MS_DOS的对话状态建立的一般长文件名文件不具备此目录项 ,此目录项的结构如下 :00H: 系列号01H-0AH: 文件类型信息OBH:属性（OFH）0CH: 类型ODH: 校验和OEH-13H: 文件类型信息 （续） 14H-19H: 保留 1AH-1BH: 恒为 O 1CH-1FH: 保留其中的系列号与存储长文件

16、名字符的目录项一起排序 ,但是此目录项肯定是一个完 整的长文件名目录项的最后一个 , 所以其系列号需要进行 1 2 3 等到 A B C 的转换;其 中的文件类型信息也是一个字符占用两个字节 , 此目录项的属性位也恒为 OFH 。长文件名到短文件的转换过程 其转换规则可简单的描述如下：首先去掉长文件中的非法（相对于短文件名规则不 允许）的字符，保留长文件中的前几个字符再加上“和一”个系号形成短文件名的主名即 8 个字符, 其中系号由 1 开始, 如果短文件名不唯一 , 则系号增一 , 可以是 2 3. 或 1O 11. 等, 直到形成唯一的文件名为止 , 长文件名中保留的个数一般由系号的位数 决定, 如果系号为 1 位则长文件名可保留 6 位, 这种情况居多 , 如果系号为两位数则只 能保留长文件名中的 5 位, 总之文件名必须小于 8 个字符; 文件后缀的形成一般有两 种情况, 第一种情况是此长文件 名具有特定的 WINDOWS95 可识别的类型信