FAT16文件系統解析（C#版本）

 

下圖是用文件瀏覽器查看的結果。

磁盤系統的MDR和DBR信息如下。

爲了便於後來者，把主要的結構聲明代碼羅列如下，希望有借鑑意義。

//基本類 [葉帆工作室] http://blog.csdn.net/yefanqiu/
public class DiskBase
{
    #region //MBR http://blog.csdn.net/yefanqiu/
    public struct PartitionTable
    {
        public byte BootFlag;            //分區活動標誌 只能選00H和80H。80H爲活動，00H爲非活動
        public CHS StartCHS;             //分區開始的柱面、磁頭、扇區  
        public byte SystemID;            //分區類型  01 FAT32  04 FAT16<32M  06 FAT16 07 HPFS/NTFS  05 0F 擴展分區
        public CHS EndCHS;               //分區結束的柱面、磁頭、扇區  
        public UInt32 RelativeSectors;   //分區起始扇區數，指分區相對於記錄該分區的分區表的扇區位置之差 (該分區表：LBA=0x0)。 
        public UInt32 TotalSectors;      //分區總扇區數 
    }
    public struct CHS
    {
        public byte Head;                //磁頭
        public byte Sector;              //扇區 六位
        public UInt16 Cylinder;          //柱面 十位
    }
    public struct MBR
    {
        public byte[] bytBootCode;       //ofs:0.引導代碼446字節 "FA 33 C0 8E D0 BC…"
        public PartitionTable[] PT;      //ofs:446.64個字節 分區表 length=4*16
        public UInt16 EndingFlag;        //ofs:510.結束標識:0xAA55。

        public MBR(byte[] bytData)
        {
            int i;
            bytBootCode = new byte[446];
            for (i = 0; i < 446; i++) bytBootCode[i] = bytData[i];

            PT = new PartitionTable[4];
            for (i = 0; i < 4; i++)
            {
                PT[i].BootFlag = bytData[446 + i * 16 + 0];
                PT[i].StartCHS.Head = bytData[446 + i * 16 + 1];
                PT[i].StartCHS.Sector = (byte)(bytData[446 + i * 16 + 2] & 0x3f);
                PT[i].StartCHS.Cylinder = (UInt16)(((bytData[446 + i * 16 + 2] & 0xc0) << 2) | bytData[446 + i * 16 + 3]);
                PT[i].SystemID = bytData[446 + i * 16 + 4];
                PT[i].EndCHS.Head = bytData[446 + i * 16 + 5];
                PT[i].EndCHS.Sector = (byte)(bytData[446 + i * 16 + 6] & 0x3f);
                PT[i].EndCHS.Cylinder = (UInt16)(((bytData[446 + i * 16 + 6] & 0xc0) << 2) | bytData[446 + i * 16 + 7]);
                PT[i].RelativeSectors = (UInt32)(bytData[446 + i * 16 + 11] << 24 | bytData[446 + i * 16 + 10] << 16 | bytData[446 + i * 16 + 9] << 8 | bytData[446 + i * 16 + 8]);
                PT[i].TotalSectors = (UInt32)(bytData[446 + i * 16 + 15] << 24 | bytData[446 + i * 16 + 14] << 16 | bytData[446 + i * 16 + 13] << 8 | bytData[446 + i * 16 + 12]);
            }
            EndingFlag = (UInt16)(bytData[510] << 8 | bytData[511]);
        }

    #endregion        

    #region //DBR  http://blog.csdn.net/yefanqiu/
    //系統引導記錄（兼容FAT16和FAT32）
    public struct DBR
    {
        public byte[] BS_JmpBoot;            //ofs:0.典型的如：0xEB,0x3E,0x90。
        public byte[] BS_OEMName;            //ofs:3.典型的如：“MSWIN4.1”。 
        public UInt16 BPB_BytsPerSec;        //ofs:11.每扇區字節數。 
        public byte BPB_SecPerClus;          //ofs:13.每簇扇區數。 
        public UInt16 BPB_RsvdSecCnt;        //ofs:14.保留扇區數，從 DBR到 FAT的扇區數。
        public byte BPB_NumFATs;             //ofs:16.FAT的個數。 
        public UInt16 BPB_RootEntCnt;        //ofs:17.根目錄項數。 
        public UInt16 BPB_TotSec16;          //ofs:19.分區總扇區數(<32M時用)。 
        public byte BPB_Media;               //ofs:21.分區介質標識,優盤一般用 0xF8。 
        public UInt16 BPB_FATSz16;           //ofs:22.每個 FAT佔的扇區數。 
        public UInt16 BPB_SecPerTrk;         //ofs:24.每道扇區數。 
        public UInt16 BPB_NumHeads;          //ofs:26.磁頭數。 
        public UInt32 BPB_HiddSec;           //ofs:28.隱藏扇區數，從 MBR到 DBR的扇區數。 
        public UInt32 BPB_TotSec32;          //ofs:32.分區總扇區數(>=32M時用)。

        //---------------------
        //FAT32特有
        public UInt32 BPB_FATSz32;          //ofs:36.每個 FAT佔的扇區數。
        public UInt16 BPB_ExtFlags;         //ofs:40.FAT標誌
        public UInt16 BPB_FSVer;            //ofs:42.版本號 高字節主版本 低字節次版本號
        public UInt32 BPB_RootClus;         //ofs:44.根目錄所在第一個簇的簇號，通常該數值爲2，但不是必須爲2。
        public UInt16 BPB_FSInfo;           //ofs:48.保留區中FAT32 卷FSINFO 結構所佔的扇區數，通常爲1。
        public UInt16 BPB_BkBootSec;        //ofs:50.如果不爲0，表示在保留區中引導記錄的備份數據所佔的扇區數，通常爲6。同時不建議使用6 以外的其他數值。
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 12)]
        public byte[] BPB_Reserved;         //ofs:52.備用     

        //---------------------
        public byte BS_drvNum;              //ofs:64/36.軟盤使用 0x00,硬盤使用 0x80。 
        public byte BS_Reserved1;           //ofs:65/37.保留。 
        public byte BS_BootSig;             //ofs:66/38.擴展引導標記：0x29。 
        public byte[] BS_VolID;             //ofs:67/39.盤序列號。
        public byte[] BS_VolLab;            //ofs:71/43.“Msdos      ”。 
        public byte[] BS_FilSysType;        //ofs:82/54.“FAT32   ”。 
        public byte[] ExecutableCode;       //ofs:90/62.引導代碼。 
        public UInt16 EndingFlag;           //ofs:510.結束標識:0xAA55。

        //---------------------
        //0-未知 1-FAT12 2-FAT16 3-FAT32 其它值爲未知
        public byte FATType;

        //獲取信息
        public DBR(byte[] bytData)
        {
            FATType = IsType(bytData);
            int i;
            BS_JmpBoot = new byte[3];
            for (i = 0; i < 2; i++) BS_JmpBoot[i] = bytData[i];
            BS_OEMName = new byte[8];
            for (i = 0; i < 8; i++) BS_OEMName[i] = bytData[i + 3];
            BPB_BytsPerSec = (UInt16)(bytData[12] << 8 | bytData[11]);
            BPB_SecPerClus = bytData[13];
            BPB_RsvdSecCnt = (UInt16)(bytData[15] << 8 | bytData[14]);
            BPB_NumFATs = bytData[16];
            BPB_RootEntCnt = (UInt16)(bytData[18] << 8 | bytData[17]);
            BPB_TotSec16 = (UInt16)(bytData[20] << 8 | bytData[19]);
            BPB_Media = bytData[21];
            BPB_FATSz16 = (UInt16)(bytData[23] << 8 | bytData[22]);
            BPB_SecPerTrk = (UInt16)(bytData[25] << 8 | bytData[24]);
            BPB_NumHeads = (UInt16)(bytData[27] << 8 | bytData[26]);
            BPB_HiddSec = (UInt32)(bytData[31] << 24 | bytData[30] << 16 | bytData[29] << 8 | bytData[28]);
            BPB_TotSec32 = (UInt32)(bytData[35] << 24 | bytData[34] << 16 | bytData[33] << 8 | bytData[32]);
            //----------
            if (FATType == 3)
            {
                //FAT32
                BPB_FATSz32 = (UInt32)(bytData[39] << 24 | bytData[38] << 16 | bytData[37] << 8 | bytData[36]);
                BPB_ExtFlags = (UInt16)(bytData[41] << 8 | bytData[40]);
                BPB_FSVer = (UInt16)(bytData[43] << 8 | bytData[42]);
                BPB_RootClus = (UInt32)(bytData[47] << 24 | bytData[46] << 16 | bytData[45] << 8 | bytData[44]);
                BPB_FSInfo = (UInt16)(bytData[49] << 8 | bytData[48]);
                BPB_BkBootSec = (UInt16)(bytData[51] << 8 | bytData[50]);
                BPB_Reserved = new byte[12];
                for (i = 0; i < 12; i++) BPB_Reserved[i] = bytData[i + 52];
                //----------
                BS_drvNum = bytData[64];
                BS_Reserved1 = bytData[65];
                BS_BootSig = bytData[66];
                BS_VolID = new byte[4];
                for (i = 0; i < 4; i++) BS_VolID[i] = bytData[67 + i];
                BS_VolLab = new byte[11];
                for (i = 0; i < 11; i++) BS_VolLab[i] = bytData[71 + i];
                BS_FilSysType = new byte[8];
                for (i = 0; i < 8; i++) BS_FilSysType[i] = bytData[82 + i];
                ExecutableCode = new byte[420];
                for (i = 0; i < 420; i++) ExecutableCode[i] = bytData[90 + i];
            }
            else
            {
                //FAT16
                BS_drvNum = bytData[36];
                BS_Reserved1 = bytData[37];
                BS_BootSig = bytData[38];
                BS_VolID = new byte[4];
                for (i = 0; i < 4; i++) BS_VolID[i] = bytData[39 + i];
                BS_VolLab = new byte[11];
                for (i = 0; i < 11; i++) BS_VolLab[i] = bytData[43 + i];
                BS_FilSysType = new byte[8];
                for (i = 0; i < 8; i++) BS_FilSysType[i] = bytData[54 + i];
                ExecutableCode = new byte[448];
                for (i = 0; i < 448; i++) ExecutableCode[i] = bytData[62 + i];

                //FAT32
                BPB_FATSz32 = 0;
                BPB_ExtFlags = 0;
                BPB_FSVer = 0;
                BPB_RootClus = 0;
                BPB_FSInfo = 0;
                BPB_BkBootSec = 0;
                BPB_Reserved = new byte[12];
            }
            //----------
            EndingFlag = (UInt16)(bytData[510] << 8 | bytData[511]);
        }
    #endregion

    //文件系統判斷（採用微軟的判斷方法）        
    public static byte IsType(byte[] bytData)
    {
        //不是合法BPB扇區數據
        if (bytData[510] != 0x55 || bytData[511] != 0xaa) return 0;

        //跳轉指令不合法
        if (bytData[0] != 0xeb && bytData[0] != 0xe9) return 0;

        //每扇區包含的字節數（一般爲512個字節）
        UInt16 BPB_BytsPerSec = (UInt16)(bytData[12] << 8 | bytData[11]);

        //僅處理512個字節的扇區
        if (BPB_BytsPerSec != 512) return 0;

        //每簇扇區數
        byte BPB_SecPerClus = bytData[13];
        //保留扇區數
        UInt16 BPB_RsvdSecCnt = (UInt16)(bytData[15] << 8 | bytData[14]);
        //FAT表的個數
        byte BPB_NumFATs = bytData[16];

        //FAT表的個數必須爲2
        if (BPB_NumFATs != 2) return 0;

        //根目錄項數(32字節爲單位)
        UInt16 BPB_RootEntCnt = (UInt16)(bytData[18] << 8 | bytData[17]);
        //分區總扇區數(<32M時用)
        UInt16 BPB_TotSec16 = (UInt16)(bytData[20] << 8 | bytData[19]);
        //每個FAT佔的扇區數
        UInt16 BPB_FATSz16 = (UInt16)(bytData[23] << 8 | bytData[22]);
        //分區總扇區數(>=32M時用)
        UInt32 BPB_TotSec32 = (UInt32)(bytData[35] << 24 | bytData[34] << 16 | bytData[33] << 8 | bytData[32]);
        //每個FAT佔的扇區數(FAT32)
        UInt32 BPB_FATSz32 = (UInt32)(bytData[39] << 24 | bytData[38] << 16 | bytData[37] << 8 | bytData[36]);

        UInt64 FATSz = 0, TotSec = 0, DataSec = 0;
        UInt64 RootDirSectors = (UInt64)(((BPB_RootEntCnt * 32) + (BPB_BytsPerSec - 1)) / BPB_BytsPerSec);

        if (BPB_FATSz16 != 0)
            FATSz = BPB_FATSz16;
        else
            FATSz = BPB_FATSz32;

        if (BPB_TotSec16 != 0)
            TotSec = BPB_TotSec16;
        else
            TotSec = BPB_TotSec32;

        DataSec = TotSec - (BPB_RsvdSecCnt + (BPB_NumFATs * FATSz) + RootDirSectors);
        UInt64 CountofClusters = DataSec / BPB_SecPerClus;
        if (CountofClusters < 4085)
        {
            /* FAT 類型是FAT12 */
            return 1;
        }
        else if (CountofClusters < 65525)
        {
            /* FAT 類型是FAT16 */
            return 2;
        }
        else
        {
            /* FAT 類型是FAT32*/
            return 3;
        }
    }           
}

 今天FAT文件系統總算告一個段落了，已經可以非常完美的讀取包含FAT16文件系統的磁盤了。由於是採用C#編寫，直接借鑑的代碼很少，並且考慮到MF不支持二進制序列化，所以對數據結構的解析，是一個一個字節進行的，所以很耗費時間。下面就是程序運行後的結果（可以識別物理磁盤及物理磁盤的分區）。