fat32的启动扇区系统由哪三部分组成?
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简单理解文件系统，就是文件的储存方式。也可以理解为一个门牌系统，为储存设备划分门牌号，每个文件分配一个门牌，然后就能按照门牌找到文件。
今天主要介绍一下windows的三种文件系统。
FAT32
NTFS
exFAT
格式化硬盘的时候，Windows 系统会提供这三种文件系统让你选。这时应该选哪一种呢？
1、FAT32
FAT（File Allocation Table，文件分配表）文件系统是windows操作系统所使用的一种文件系统，它的发展过程经历了FAT12、FAT16、FAT32三个阶段。FAT文件系统用“簇”作为数据单元。一个“簇”由一组连续的扇区组成，簇所含的扇区数必须是2的整数次幂。簇的最大值为个扇区，即32KB。所有簇从2开始进行编号，每个簇都有一个自己的地址编号。用户文件和目录都存储在簇中。
FAT文件系统的数据结构中有两个重要的结构：文件分配表和目录项：
文件分配表：文件和文件夹内容储存在簇中，如果一个文件或文件夹需要多于一个簇的空间，则用FAT表来描述，如何找到另外的簇。FAT结构用于指出文件的下一个簇，同时也说明了簇的分配状态。FAT12、FAT16、FAT32这三种文件系统之间的主要区别在与FAT项的大小不同。
目录项：FAT文件系统的每一个文件和文件夹都被分配到一个目录项，目录项中记录着文件名、大小、文件内容起始地址以及其他一些元数据。
FAT32 是最老的文件系统，所有操作系统都支持，兼容性最好。但是，它是为32位计算机设计的，文件不能超过 2 32 - 1 个字节，也就是不能超过 4GB，分区不能超过 8TB。目前来看，这个文件系统有点过时了，只适合小文件，如果有大的视频文件，就不能使用它。
特点：
FAT32文件系统用4个字节（32位）空间来表示每个扇区配置文件的情形，所以叫FAT32。分区容量最低是512M，而上限的话不同的操作系统都不一样，WinXP系统最大可以做到2TB的FAT32分区。
2、NTFS
NTFS 是 Windows 的默认文件系统，用来替换 FAT32。Windows 的系统盘只能使用这个系统，移动硬盘买来装的也是它。与FAT32对比如下：
特点：
NTFS文件系统是windows NT核心和高级服务器网络操作系统环境的文件系统。NTFS系统比FAT32的可靠性更高，可以支持更大的分区和更大的文件，此外还有不少FAT32没有的功能，比如压缩分区、文件索引、数据保护和恢复、加密访问等。
3、exFAT
exFAT 可以看作是 FAT32 的位升级版， ex 就是 extended 的缩写（表示"扩展的 FAT32"），功能不如 NTFS，但是解决了文件和分区的大小问题，两者最大都可以到 128PB。由于 Mac 和 Linux 电脑可以读写这种系统，所以移动硬盘的文件系统可以改成它。 （全称Extended File Allocation Table File System，扩展FAT，即扩展文件分配表）是Microsoft在 Windows Embeded 5.0 以上（包括 Windows CE 5.0 、6.0、 Windows Mobile5、6、6.1）中引入的一种适合于闪存的文件系统，为了解决 FAT32 等不支持4G及其更大的文件而推出。对于闪存， NTFS文件系统不适合使用，exFAT更为适用。
特点：
exFAT文件系统是微软在windows embeded5.0以上引入的一种适合于闪存的文件系统，主要是为了解决FAT32不支持4G或更大文件的问题而推出的。
FAT32与exFAT可用4GB文件的区别
大多数U盘在格式化时默认FAT32，最大优点就是在一个不超过8GB的分区中，FAT32的每个簇容量都固定为4KB，与前代相比可以大大地减少磁盘的浪费，提高磁盘利用率。
虽然对于最大分区容量的支持上面，FAT32的2TB最大分区容量至今仍不过时，但FAT32无法传输并存放超过4GB容量的光盘ISO镜像、高清视频、各种图形作品文件等等，这是最致命的弊端。而exFAT格式在苹果本或者是Windows电脑上都可以格式化，并且在两个系统之间可以互相无障碍使用。相比之下，exFAT格式就没有4GB文件传输*了。
其实FAT32与exFAT存在着一个升级关系，这两种文件系统都支持OS X系统与Windows系统，如果你将U盘格式化成这两种文件系统，在不同操作系统电脑上可以畅通无阻地使用。
NTFS相比FAT会让闪存性能降低
NTFS是相当流行的，但多见于硬盘。XP、Vista、Win7默认都会将分区格式化为NTFS系统，可以说NTFS是目前最好的磁盘文件系统。
U盘在格式化为NTFS时，实际可用容量与其他文件系统形式也有所差别，虽然使用中感受并不是很大。另外，在格式化U盘时，容量在G甚至更大规格时，系统识别自动格式化为exFAT与NTFS格式，会便于优盘在不同操作系统电脑上无障碍使用。
但是，NTFS也有他的缺点，NTFS分区采用“日志式”，因为要记录磁盘的详细读写操作，对U盘这种快闪存储介质会造成较大的负担，比如同样存取一个文件或目录，在NTFS上的读写次数就会比FAT32更多，理论上NTFS格式的U盘比较容易损坏。并且由于U盘带宽有限，NTFS频繁读写占据通道会让磁盘性能降低。
总结
FAT32与exFAT之间最大的差别在于能否支持4GB及以上容量单个文件的传输、查看与编辑；而FAT系列文件系统与NTFS之间最大的区分在于文件存取的方式，后者长期使用可能会让闪存类存储产品性能降低.
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而硬盘和U盘是主流。基本想法是在实模式下，使用汇编代码，读取硬盘MBR，分析硬盘分区表，找到第一个FAT32活动分区，分析FAT32分区，在该分区中找到OSLOADER.BIN文件，将该OSLOADER.BIN文件加载到内存指定地址，将执行权交给OSLOADER.BIN。
环境：
Ubuntu 14.04
bochs
背景知识：
MBR，即硬盘主引导记录，是硬盘的第一个扇区，MBR扇区共512字节，前446字节为引导代码，之后字节是分区表项，最后两字节是有效标志0xAA55，即MBR结构如下：
0x0000~0x01BD: 主引导程序
0x01BE~0x01FD:主分区表
0x01FE~0x01FF:有效标记,0xAA55
主分区表由4项组成，每项16字节，共字节，每项描述一个分区的基本信息。
16字节分区表项结构：
0x00：引导指示符，指明该分区是否是活动分区
0x01：开始磁头
0x02：开始扇区，只用了0~5位，后面2位被开始柱面所使用
0x03：开始柱面，使用了开始扇区的最后2位，共10位，最大值1023
0x04：系统ID，定义了分区的类型
0x05：结束磁头
0x06：结束扇区，只使用了0~5位，最后2位被结束柱面所使用
0x07：结束柱面，使用了结束扇区的最后2位，共10位，最大值为1023
0x08：从该磁盘开始到该分区的开始的位移量，以扇区为单位，即相对扇区数
0x0C：该分区的总扇区数
FAT32文件系统
在FAT32分区的第一个扇区里，记录了FAT32分区的相关参数，如FAT表之前的保留扇区数，FAT表个数，FAT表占用的扇区数，每簇占用的扇区数，根目录所在的簇号等等。其结构如下：
0x00~0x02：3字节，跳转指令
0x03~0x0A：8字节，文件系统标志和版本号
0x0B~0x0C：2字节，每扇区字节数
0x0D~0x0D：1字节，每簇扇区数
0x0E~0x0F：2字节，保留扇区数，即FAT1相对于分区起始地址的扇区数
0x10~0x10：1字节，FAT表个数，通常为2
0x11~0x12：2字节，FAT32必须等于0，FAT12/FAT16为根目录中目录的个数
0x13~0x14：2字节，FAT32必须等于0，FAT12/FAT16为扇区总数
0x15~0x15：1字节，哪种存储介质，0xF8标准值，可移动存储介质，常用的 0xF0
0x16~0x17：2字节，FAT32必须为0，FAT12/FAT16为一个FAT 表所占的扇区数。
0x18~0x19：2字节，每磁道扇区数，只对于有“特殊形状”（由磁头和柱面每 分割为若干磁道）的存储介质有效
0x1A~0x1B：2字节，磁头数，只对特殊的介质才有效
0x1C~0x1F：4字节，EBR分区之前所隐藏的扇区数
0x20~0x23：4字节，文件系统总扇区数
0x24~0x27：4字节，每个FAT表占用扇区数
0x28~0x29：2字节，标记，此域FAT32 特有
0x2A~0x2B：2字节，FAT32版本号0.0，FAT32特有
0x2C~0x2F：4字节，根目录所在第一个簇的簇号，通常情况下还是起始于2号簇
0x30~0x31：2字节，FSINFO（文件系统信息扇区）扇区号1，该扇区为操作系统提供关于空簇总数及下一可用簇的信息
0x32~0x33：2字节，备份引导扇区的位置。备份引导扇区总是位于文件系统 的6号扇区
0x34~0x3F：12字节，用于以后FAT 扩展使用
0x40~0x40：1字节，与FAT12/16 的定义相同，只不过两者位于启动扇区不同的位置而已
0x41~0x41：1字节，与FAT12/16 的定义相同，只不过两者位于启动扇区不同的位置而已
0x42~0x42：1字节，扩展引导标志，0x29。与FAT12/16 的定义相同，只不过 两者位于启动扇区不同的位置而已
0x43~0x46：4字节，卷序列号。通常为一个随机值
0x47~0x51：11字节，卷标（ASCII码），如果建立文件系统的时候指定了卷标，会保存在此
0x52~0x59：8字节，文件系统格式的ASCII码，FAT32
0x5A~0x1FD：90~509共410字节，未使用。该部分没有明确的用途
0x1FE~0x1FF：签名标志0xAA55
FAT表
FAT表记录某个簇是否被使用，每个表项占用4个字节。由于簇号起始于2号，所以FAT表项的0号表项与1号表项不与任何簇对应。FAT32的0号表项值总是“F8FFFF0F”， 1号表项可能被用于记录脏标志，以说明文件系统没有被正常卸载或者磁盘表面存在错误。不过这个值并不重要。正常情况下1号表项的值为“FFFFFFFF”或“FFFFFF0F”。
如果某个簇未被分配使用，它对应的FAT表项内容为0；
当某个簇已被分配使用，则它对应的FAT表项内的FAT表项值也就是该文件的下一个存储位置的簇号。如果该文件结束于该簇，则在它的FAT表项中记录的是一个文件结束标记，对于FAT32而言，代表文件结束的FAT表项值为0x0FFFFFFF。
如果某个簇存在坏扇区，则整个簇会用0xFFFFFF7标记为坏簇，这个坏簇标记就记录在它所对应的FAT表项中。
FAT32根目录区，每个目录表项占用32字节，对于短文件名而言，32字节已足够，对于长文件名将使用多个目录表项，具体可参考其他文章。
FAT32短文件目录结构：

以上是MBR，主分区表和FAT32分区信息的简要介绍，有了以上信息就可以通过汇编语言将FAT32中的文件读到内存中，并跳转到该文件去执行。
建立实验环境：
在Ubuntu系统中使用bochs工具bximage生成一块100M的虚拟硬盘文件c.img
对c.img进行分区，这里只分一个区就行了
对c.img的分区进行格式化，使用mkfs.vfat将分区格式化为FAT32文件系统
挂载该FAT32分区，将osloader.bin文件复制到该分区
我们用汇编实现FAT32启动扇区，其主要流程是：
计算机启动，将MBR扇区加载到内存地址0x7c00处执行，其中MBR扇区的前446字节是我们写的汇编代码。首先调用INT 13获取磁盘参数，然后分析主分区表，找到第一个活动分区，即分区表项第一个字节为0x80的分区，通过INT 13读取 该分区的第一个扇区，获取FAT32分区参数，然后检索FAT32根目录，寻找OSLOADER.BIN文件所占用的簇，读取该文件到内存指定地址，跳转到该地址继续执行。
