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使用 mkfs 命令创建指定的 FAT12 文件系统

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使用 mkfs 命令创建指定的 FAT12 文件系统

我目前正在 Linux 机器上进行一些操作系统开发。在此过程中，我想在文件（例如 Disk.img）上创建 FAT12 文件系统。我使用 mkfs 命令如下：

touch Disk.img
truncate Disk.img -s 1M
mkfs.vfat -F12 Disk.img

使用十六进制编辑器查看时，我发现“SECTORS_PER_FAT”默认为 2。我想将其设置为 9。我该怎么做？

编辑：BIOS 参数块具有以下信息（我只是不想手动执行，而想使用 mkfs 来代替）

（这是来自http://www.brokenthorn.com/Resources/OSDev5.html）

bpbBytesPerSector:      DW 512
bpbSectorsPerCluster:   DB 1
bpbReservedSectors:     DW 1
bpbNumberOfFATs:    DB 2
bpbRootEntries:     DW 224
bpbTotalSectors:    DW 2880
bpbMedia:       DB 0xF0
bpbSectorsPerFAT:   DW 9    ;!!!!This is the thing I want to control!!!!
bpbSectorsPerTrack:     DW 18
bpbHeadsPerCylinder:    DW 2
bpbHiddenSectors:   DD 0
bpbTotalSectorsBig:     DD 0
bsDriveNumber:          DB 0
bsUnused:       DB 0
bsExtBootSignature:     DB 0x29
bsSerialNumber:         DD 0xa0a1a2a3
bsVolumeLabel:          DB "MOS FLOPPY "
bsFileSystem:           DB "FAT12   "

顺便说一句...我认为簇的总数和每个簇的扇区数应该自动确定 FAT 的大小（以扇区数为单位）...因此，在 BPB 中定义 sector_per_fat 可能是多余的...这意味着它不能取任何任意值....

答案1

我观察到“SECTORS_PER_FAT”默认为 2。我想将其设置为 9。我该怎么做？

这个数字似乎是自动计算的。由于文件分配表每个簇只有一个条目，而簇数是有限的且是预先知道的，因此没有必要为 FAT 分配更多扇区。

在您的情况下，2 不是“默认”，它主要由文件系统大小（大小Disk.img）和集群大小决定。

采取最小可能的簇大小（即最小逻辑扇区大小（-S512）和每个簇的最小扇区数（-s1））：

# 'touch' is not needed, 'truncate' is enough
truncate Disk.img -s 1M
mkfs.vfat -F12 -S512 -s1 Disk.img
# the below line extracts the value we're after
<Disk.img od -j22 -N2 -tu2 | awk 'NR==1{print $2}'

这将为您提供给定文件大小的最大簇数，也就是 FAT 中的最大条目数，也就是最大 FAT 大小，也就是每个 FAT 所需的最大扇区数。但仍然只有 6 个。

我认为理论上你可以正式分配更多扇区，文件系统将有效。关键是 FAT 中的任何额外扇区都不会被使用，因为所有簇已经被这 6 个扇区中的条目覆盖。实际上mkfs.vfat不会像这样浪费扇区。

粗糙的计算 1 MiB 并-S512 -s1为每个 FAT 提供 6 个扇区：

  1. 我们忽视簇以外的结构，就好像所有空间都贡献给了簇。-S512 -s1一个簇占用 0.5 KiB。1 MiB 恰好容纳 2 Ki 个这样的簇。注意，在这个计算中，簇的数量是膨胀对于严格价值。
  2. 在 FAT12 中，一个条目占用 12 位（每 3 个字节 2 个条目），因此占用 1.5 B。每个簇需要一个条目。2 Ki 个条目占用 3 KiB。因此 FAT 应该占用 3 KiB，这个数字也是膨胀。
  3. 单个扇区为 0.5 KiB。您需要 6 个扇区来容纳 3 KiB。由于 3 KiB 有点夸大，因此您需要最多6 个部门。

该工具计算这个数字更加严格。

FAT 的数量 ( -f) 几乎无关紧要。并不是说簇被划分到单独的 FAT 中。额外的 FAT 只是副本，每个副本仍为所有簇提供服务。更多的 FAT 占用更多空间，这会稍微减少簇的数量。对于文件系统的某些“阈值大小”，这种现象会影响每个 FAT 的扇区数。但是对于 1 MiB，-S512 -s1每个 FAT 所需的扇区数是 6，无论如何-f（注意：在我的测试中mkfs.vfat拒绝创建超过 4 个 FAT）。

在给定文件系统大小的情况下，我们最大化了簇数之后，增加每个 FAT 扇区数的最简单方法是增大文件系统。我们用 1 MiB 获得了 6 个扇区，因此我们可能用 1.5 MiB 获得 9 个扇区。确实如此：

truncate Disk.img -s 1536k
mkfs.vfat -F12 -S512 -s1 Disk.img
<Disk.img od -j22 -N2 -tu2 | awk 'NR==1{print $2}'

注意，1536k这不是获得 9 的最小大小。在我的测试中，1389k它给了我 9，并1388k给了我 8。现在我们可以看到它如何-f影响数字。对于1389k -f2（默认值）给出 9，并-f3给出 8。对于1388k -f1给出 9，并-f2给出 8。

我的试验台：

  • Debian GNU/Linux 9
  • mkfs.vfat作为符号链接mkfs.fat
  • mkfs.fat版本：4.1（2017-01-24）

参考：

  1. FAT 文件系统作者：Andries Brouwer
    （这是 2002 年的，但我认为 FAT12 自那时起并没有发生重大变化）
  2. FAT文件系统的设计在维基百科上

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