如何从文件系统中读取文件内容

【0】写在前面

0.0） text description from orange’s implemention of a os ，文末总结系个人臆测出的干货

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【1】intro to FAT12（file allocation table 12）文件系统格式（from Baidu Baike）

• （１）FAT12定义： FAT12是DOS时代就开始使用的文件系统（File System)，直到2009年仍然在软盘上使用。
• （2）FAT12的主磁盘结构：
  
  • 2.1）引导扇区（Boot Sector）：位于第一个扇区，在软盘上就是0柱面（磁道）0磁头1扇区。
  • 2.2）文件分配表（FAT）：紧接着引导扇区的是两个完全相同的FAT表，每个FAT表占用9个（FAT2是FAT1 的 copy）
  • 2.3）根目录区： FAT表之后是根目录区，根目录区长度不固定
  • 2.4）数据区：根目录后面就是数据区
    

【2.1】FAT12的引导扇区格式：

名称  开始字节    长度  内容  参考值
BS_jmpBOOT  0   3   一个短跳转指令 jmp Label_07c00H
nop
BS_OEMName  3   8   厂商名 'QingFeng'
BPB_BytesPerSec 11  2   每扇区字节数（Bytes/Sector）    0x200
BPB_SecPerClus  13  1   每簇扇区数（Sector/Cluster）   0x1
BPB_ResvdSecCnt 14  2   Boot记录占用多少扇区    ox1
BPB_NumFATs 16  1   共有多少FAT表    0x2
BPB_RootEntCnt  17  2   根目录区文件最大数   0xE0
BPB_TotSec16    19  2   扇区总数    0xB40[2*80*18]
BPB_Media   21  1   介质描述符   0xF0
BPB_FATSz16 22  2   每个FAT表所占扇区数 0x9
BPB_SecPerTrk   24  2   每磁道扇区数（Sector/track）    0x12
BPB_NumHeads    26  2   磁头数（面数） 0x2
BPB_HiddSec 28  4   隐藏扇区数   0
BPB_TotSec32    32  4   如果BPB_TotSec16=0,则由这里给出扇区数  0
BS_DrvNum   36  1   INT 13H的驱动器号    0
BS_Reserved1    37  1   保留，未使用  0
BS_BootSig  38  1   扩展引导标记(29h) 0x29
BS_VolID    39  4   卷序列号    0
BS_VolLab   43  11  卷标  'QingFeng'
BS_FileSysType  54  8   文件系统类型  'FAT12'
引导代码及其他内容   62  448 引导代码及其他数据   引导代码（剩余空间用0填充）
结束标志0xAA55  510 2   第510字节为0x55，第511字节为0xAA 0xAA55

【2.2】文件分配表-FAT

• a）FAT的作用：当文件size 大于 512B，则FAT是找出该文件所占用的簇（簇：一个或多个扇区，引导扇区的BPB_SecPerClus记录该数字）
• b）FAT项：每个项占用12 位，代表一个簇，第0和1个簇不使用，从第2个FAT项 开始表示数据区的每一个簇，即是第2个FAT项表示数据区第一个簇。数据区的第一个簇号是2，和这里是呼应的 。（注意： FAT项值代表的是文件的下一个簇号）
  

• 看个荔枝（只看16个字节）：（干货）

  如FAT所在扇区（一个扇区512字节）存储值为：F0 FF FF FF 8F 00 FF FF FF FF FF FF 09 A0 00 FF  ,  0F  00 00 ；
  则簇号分别为：0-FF0 1-FFF 2-FFF 3-008 4-FFF 5-FFF 6-FFF 7-FFF 8-009 9-00A A-FFF
  

  如果根目录去中有条目记载某文件A 的 DIR_FstClus=3的话，则对应第3个FAT项，结合上一行，我们知道FAT3==008，所以下一个簇号是8-009 , 以此类推9-00A、 A-FFF。FFF就表示这个簇是最后一个簇了。

【2.3】根目录区-root dir sector

• a）根目录区中的每一个条目占用32字节，每个条目格式如下：
  
• b）根目录区的大小依赖于 BPB_RootEntCnt（引导扇区中的BPB_RootEntCnt，根目录区文件最大数==根目录条目数），所以长度不固定；

如何计算根目录区的扇区数量？

显然，BPB_RootEntCnt 和 BPB_BytePerSec 都是由软盘（文件系统FAT12所在的分区）的引导扇区提供的；
所以，我们可以算出该软盘的根目录扇区数量。

【2.4】数据区

• a）数据区的第一个簇的簇号是2，而不是0 or 1；
  

【3】下面，我们讲一下，如何从文件系统中读取一个文件的内容（读取某文件的步骤）（纯属个人臆测，干货）：

• a）应用程序给出文件名；
• b）通过该分区（文件系统）的引导扇区算出 根目录目录 所占扇区大小 和 数据区的起始扇区；
• c）依据app 给出的文件名 和 根目录项的DIR_Name 定位该文件名对应的根目录项（根目录条目）；
• d）该条目记录了 对应文件的起始簇号，并将 该簇号 送到 FAT1 以找出该文件的占用的所有簇号；（FAT2 是 FAT1 的copy）
• e）拿到该文件的所有簇号后，依据步骤a)算出的数据区起始扇区，从数据区中 取出 这些簇号里的内容，至此，取出该文件的内容；

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