嵌入式大厂面经 FAT常见面试题(持续更新中!)

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FAT文件系统常考面试题

FAT(File Allocation Table,文件分配表)文件系统是嵌入式系统中常用的文件系统,下面我将为您讲解FAT文件系统的常见面试题:

1. FAT文件系统基础

1.1 FAT文件系统的类型

  • FAT12:适用于软盘等小容量存储介质,最大支持16MB
  • FAT16:支持最大2GB分区,簇大小从2KB到32KB不等
  • FAT32:支持最大2TB分区,解决了FAT16的容量限制
  • exFAT:为闪存设计的FAT系统,支持更大的文件和分区

1.2 FAT文件系统的结构

  • 引导扇区(Boot Sector):包含文件系统参数
  • FAT区(File Allocation Table):记录簇链信息
  • 根目录区(Root Directory):FAT12/16特有,FAT32中根目录可以在任意位置
  • 数据区(Data Area):存储文件和目录的实际内容

2. FAT文件系统核心概念

2.1 簇(Cluster)

  • 文件系统的基本分配单元
  • 由多个扇区组成,大小为2^n个扇区
  • 簇越大,空间利用率越低,但管理开销越小
// 计算簇大小
uint32_t cluster_size_bytes = sectors_per_cluster * bytes_per_sector;

// 计算簇号对应的扇区号
uint32_t first_sector_of_cluster = ((cluster_number - 2) * sectors_per_cluster) + first_data_sector;

2.2 文件分配表(FAT)

  • 记录每个簇的使用情况和链接关系
  • 每个簇在FAT中有一个表项,指向文件的下一个簇
  • 特殊值:0x0000(空闲)、0xFFF7(坏簇)、0xFFF8-0xFFFF(文件结束)
// FAT表项读取示例
uint32_t GetNextCluster(uint32_t current_cluster) {
    uint32_t fat_offset;
    uint32_t fat_sector;
    uint32_t entry_offset;
    uint32_t next_cluster;
    
    // FAT32
    fat_offset = current_cluster * 4;
    fat_sector = boot_sector.reserved_sectors + (fat_offset / boot_sector.bytes_per_sector);
    entry_offset = fat_offset % boot_sector.bytes_per_sector;
    
    // 读取FAT扇区
    disk_read(fat_sector, sector_buffer);
    
    // 获取下一个簇号
    next_cluster = *(uint32_t*)§or_buffer[entry_offset] & 0x0FFFFFFF; // 清除高4位
    
    return next_cluster;
}

2.3 目录项(Directory Entry)

  • 32字节固定长度结构
  • 包含文件名、扩展名、属性、时间戳、起始簇号、文件大小等
  • 长文件名通过多个连续目录项实现
typedef struct {
    char name[8];           // 文件名
    char ext[3];            // 扩展名
    uint8_t attr;           // 文件属性
    uint8_t reserved;       // 保留
    uint8_t create_time_ms; // 创建时间(毫秒)
    uint16_t create_time;   // 创建时间
    uint16_t create_date;   // 创建日期
    uint

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