福州瑞芯微電子股份有限公司 劉 翊

一種快速拷貝數(shù)據(jù)到FAT分區(qū)的方法

福州瑞芯微電子股份有限公司 劉 翊

本方案先將拷貝數(shù)據(jù)制作成最小FAT32分區(qū)鏡像文件(最小指剛好存放下拷貝數(shù)據(jù)，沒有冗余空間)。接著在寫入鏡像文件前獲取實際分區(qū)容量，根據(jù)獲取到的分區(qū)容量調(diào)整鏡像文件中的FAT32數(shù)據(jù)，然后按FAT32分區(qū)的組織順序（FAT32分區(qū)由保留區(qū)、FAT1區(qū)、FAT2區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)組成）依次將鏡像文件中的保留區(qū)、FAT1區(qū)、FAT2區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容寫入到分區(qū)。此方法的寫入過程是直接調(diào)用磁盤驅(qū)動的扇區(qū)讀寫接口，去掉了文件系統(tǒng)層的開銷。提前制作好FAT32鏡像可以省去拷貝前格式化分區(qū)的時間，而分區(qū)容量不同帶來的修改開銷很少。如果寫入的設(shè)備有自己的驅(qū)動程序并提供扇區(qū)的讀寫接口，那么也可以不通過標準磁盤讀寫接口進行寫入，解決一臺PC最多同時存在26個盤符的限制。

快速拷貝；Fat32；預(yù)燒錄

1 引言

目前，拷貝數(shù)據(jù)到FAT32分區(qū)的方法主要包括如下步驟：首先將設(shè)備與電腦相連接，并掛載為磁盤；而后通過windows提供的格式化功能將磁盤格式化為FAT32分區(qū)格式；進而再將數(shù)據(jù)拷貝至FAT32分區(qū)中。然而，這種方法卻存在著諸多弊端：首先，數(shù)據(jù)拷貝至分區(qū)要調(diào)用FAT32文件系統(tǒng)接口，這會增加部分系統(tǒng)資源和時間開銷；其次，將磁盤格式化為FAT32分區(qū)格式時間開銷大，分區(qū)容量越大，所花費的時間越長，影響寫入效率；再次，由于上述方法需要依賴于磁盤，而Windows本身最多支持26個盤符，也就是說，最多只允許26臺設(shè)備同時進行寫入操作。

綜上所述，如何能夠快速地將數(shù)據(jù)寫入至FAT32分區(qū)中，且使得燒錄過程不受待磁盤數(shù)量的限制，進一步提升寫入數(shù)據(jù)的效率，滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求，是一個亟需解決的問題。

2 方案總體設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 具體實施步驟

1）通過創(chuàng)建FAT32鏡像工具，將要拷貝的數(shù)據(jù)制作成最小FAT32鏡像文件,鏡像文件包含F(xiàn)AT32分區(qū)信息和拷貝數(shù)據(jù)。

2）連接設(shè)備,寫入數(shù)據(jù)前獲取設(shè)備的分區(qū)容量，由于鏡像文件不是按真實分區(qū)容量制作，所以在將鏡像文件寫入到分區(qū)前，需要根據(jù)真實的分區(qū)容量來修改鏡像文件的FAT32分區(qū)數(shù)據(jù)。

3）提取鏡像文件中的保留區(qū)數(shù)據(jù)，保留區(qū)數(shù)據(jù)位于FAT32鏡像文件的前32個扇區(qū)。

4）根據(jù)真實分區(qū)容量重新計算總扇區(qū)數(shù)和FAT扇區(qū)數(shù)，然后更新保留區(qū)中DBR和備份DBR數(shù)據(jù)。

5）寫入保留區(qū)數(shù)據(jù),通過調(diào)用磁盤驅(qū)動或者設(shè)備驅(qū)動的寫扇區(qū)接口，將修改后的保留區(qū)數(shù)據(jù)寫入到分區(qū)的LBA0位置。

6）提取鏡像文件中的FAT區(qū)數(shù)據(jù),FAT區(qū)保存著所有文件的簇鏈信息，它緊接在保留區(qū)數(shù)據(jù)后面。

7）根據(jù)新的FAT扇區(qū)數(shù)，擴展FAT分區(qū)數(shù)據(jù)，擴展FAT過程是申請一個新的FAT扇區(qū)數(shù)*512字節(jié)的空間并初始化為全0，拷貝原始的FAT數(shù)據(jù)到新申請的空間。

8）寫入FAT分區(qū)數(shù)據(jù)到分區(qū)LBA32位置。

9）提取鏡像文件中的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)區(qū)是存放拷貝內(nèi)容的地方，前面的保留區(qū)、FAT分區(qū)都屬于FAT32文件系統(tǒng)信息。寫入到FAT分區(qū)結(jié)束的位置。

2.2 具體實施說明

在本實施方式中，所述FAT32分區(qū)包括保留區(qū)，F(xiàn)AT區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，則所述FAT32分區(qū)格式的鏡像文件包括保留區(qū)數(shù)據(jù)，F(xiàn)AT區(qū)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)。

FAT32分區(qū)格式中，保留區(qū)數(shù)據(jù)位于FAT32分區(qū)格式的鏡像文件的前32個扇區(qū)，包括DBR和備份DBR，DBR（DOS BOOT RECORD，DOS操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄）通常位于扇區(qū)0的位置，包括兩部分內(nèi)容：DOS引導(dǎo)程序和BPB（Bios Parameter Block ，BIOS參數(shù)塊）。其中DOS引導(dǎo)程序用于完成DOS系統(tǒng)文件的定位與裝載，而BPB用于存儲分區(qū)的磁盤信息，引導(dǎo)程序或設(shè)備驅(qū)動程序根據(jù)BPB中存儲的磁盤信息將磁盤邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。

FAT區(qū)數(shù)據(jù)中包括主文件分配表及其備份，所述主文件分配表用于存儲磁盤數(shù)據(jù)鏈接關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。保留區(qū)、FAT區(qū)所存儲的為FAT32分區(qū)文件系統(tǒng)信息，數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲待拷貝的數(shù)據(jù)。

由于鏡像文件是按拷貝數(shù)據(jù)的大小生成的，因而需要按分區(qū)真實容量對鏡像文件的內(nèi)容進行調(diào)整，所述對鏡像文件的內(nèi)容進行調(diào)整包括：根據(jù)所獲取的FAT32分區(qū)真實容量，重新計算調(diào)整后的FAT32分區(qū)格式鏡像文件的總扇區(qū)數(shù)以及FAT區(qū)的扇區(qū)數(shù)，并修改FAT32分區(qū)格式鏡像文件的保留區(qū)數(shù)據(jù)中的DBR和備份DBR的總扇區(qū)數(shù)，以及FAT區(qū)的扇區(qū)數(shù)的值。在本實施方式中，可以用如下公式完成對調(diào)整后的FAT32分區(qū)格式的鏡像文件的總扇區(qū)數(shù)以及FAT區(qū)的扇區(qū)數(shù)的計算：

n_vol=n_disk/512

tmpValue = n_vol - 32；

tmpValue2 = ((256 * nSecPerCluster) + 2) >> 1；

n_fat = (tmpValue + (tmpValue2 - 1)) / tmpValue2；

其中，n_vol表示鏡像文件的總扇區(qū)數(shù)，n_fat表示鏡像文件的FAT區(qū)的扇區(qū)數(shù)，n_disk表示分區(qū)容量，以字節(jié)為單位，nSecPer-Cluster表示每個簇占用的扇區(qū)數(shù)，tmpValue和tmpValue2表示計算時的臨時文件。在本實施方式中，F(xiàn)AT區(qū)包括FAT1區(qū)和FAT2區(qū)，則所述方法還包括步驟：根據(jù)計算得出的調(diào)整后的FAT32分區(qū)格式的鏡像文件的的FAT區(qū)的扇區(qū)數(shù)，對FAT1區(qū)和FAT2區(qū)數(shù)據(jù)進行修改。例如原有的鏡像文件的FAT1區(qū)大小為4M，而所獲取的FAT分區(qū)大小為4G，則根據(jù)上述公式所計算得到的調(diào)整后的FAT1區(qū)大小為12M。也就是說，需要對原有的FAT1區(qū)大小進行擴展，增加8M數(shù)據(jù)以適應(yīng)FAT32分區(qū)存儲容量的需要，為減少擴展FAT1區(qū)所花費的時間，可以在原有FAT1區(qū)所在存儲位置的末尾進行擴展，在本實施例中，即將需要擴展的8M數(shù)據(jù)添加于原有FAT1區(qū)所在存儲位置的末尾。優(yōu)選的，擴展FAT1區(qū)過程如下：首先，根據(jù)計算得出的FAT1分區(qū)的扇區(qū)數(shù)申請新的一塊存儲空間，所述存儲空間大小為計算得出的FAT1分區(qū)的扇區(qū)數(shù)*512字節(jié)，此空間即為擴展后的FAT1分區(qū)大?。欢髮⑺龃鎯臻g內(nèi)容初始化為0，并拷貝擴展前的FAT1區(qū)數(shù)據(jù)至所述存儲空間。FAT2分區(qū)的調(diào)整與FAT1相同，F(xiàn)AT1區(qū)與FAT2區(qū)數(shù)據(jù)修改完成后，就可以對其進行燒錄。

3 結(jié)論

將拷貝數(shù)據(jù)的操作替換為寫入扇區(qū),不僅節(jié)約文件系統(tǒng)層的開銷，且無需在拷貝前對分區(qū)進行格式化，大大縮短拷貝過程所花費的時間，提高了效率。此外，由于所述方法并不依賴于Windows系統(tǒng)磁盤接口來袖，因而只要設(shè)備驅(qū)動程序有讀寫扇區(qū)的接口，即可使拷貝操作不受26個磁盤限制，從而大大提高并發(fā)度，滿足了規(guī)模化生產(chǎn)的需要。

[1]張帆,史彩成．Windows驅(qū)動開發(fā)技術(shù)詳解[M]．電子工業(yè)出版社,2008．

[2]Microsoft．Fat32 File system specification[S]．2000,12．