MBR包含了MBR启动程序（Legacy BIOS会读取，将其加载到0x7c00并执行）与分区表，放在磁盘开头，大小512字节（一个Sector，放在Sector 0）
MBR最多可以支持4个分区（其中最多1个扩展分区）。其中最多可以将1个分区设定为active。在旧版Windows中，要求系统分区必须标记为active
| 起始地址（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|
0x000 |
440 |
二进制可执行代码。可以将后面的6字节也当作代码区，共计446字节 |
0x1B8 |
4 |
可选的Disk ID或签名 |
0x1BC |
2 |
保留域 |
0x1BE |
16 |
第1个分区项 |
0x1CE |
16 |
第2个分区项 |
0x1DE |
16 |
第3个分区项 |
0x1EE |
16 |
第4个分区项 |
0x1FE |
2 |
0x55, 0xAA，MBR结束 |
其中每个16字节长度的分区项格式如下
| 起始（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|
0x00 |
1 |
分区属性，bit7置位表示active，可设定0x80或0x00 |
0x01 |
3 |
分区起始地址（寻址方式CHS，依次为Head[7:0] Sector[5:0] Cylinder[9:0]。实际上由于小端存储，第2字节的高2bit才是第1字节的高位） |
0x04 |
1 |
分区类型System ID，表示文件系统类型 |
0x05 |
3 |
分区结束地址（最后一个扇区地址，CHS） |
0x08 |
4 |
分区起始LBA |
0x0C |
4 |
分区扇区数量 |
在Legacy BIOS + DOS的启动流程中，MBR中的启动代码会将其自身从
0x7c00重映射到0x0600，之后检查MBR分区表项找出active的那个分区，并将其Sector 0中的数据加载到0x7c00。这个分区的Sector 0被称为DOS bootsector，MBR中的代码会设定SI并再次跳转到0x7c00执行DOS启动程序（标准流程。几乎所有的Legacy启动都是最终跳转到0x7c00）。实现双启动是可能的只能从主分区启动。不能从扩展分区启动
由于MBR中分区起始LBA和分区扇区数量只有32bit，所以MBR不支持2TB以上的磁盘或分区。CHS地址域是没有用的，但是不能设为0。规定分区在不大于8GB时，LBA的设定和CHS设定需要一致；而分区在大于8GB以后，需要设定CHS为255, 63, 1023或254, 63, 1023
扩展分区的System ID为0x05或0x0F，它可以包含多个逻辑分区，使用链表形式的EBR记录。每个逻辑分区都有一张对应的表，这些表的格式和MBR类似，区别是其中只有2项分区项是有用的，第1项用于描述该分区本身，第2项用于指向下一个分区表的LBA。扩展分区表使用链表的形式存储。理论上逻辑分区数量没有限制，实际上需要看软件限制，太多的逻辑分区会导致较长的EBR扫描时间
每个EBR也占用一个Sector。它除了0x1BE和0x1CE两个分区表项以外所有位域都是0。这两个分区表项除了CHS、LBA地址以外所有位域也都是0
GPT分区表最多支持记录128个分区，会占用多个LBA。其中LBA0保留防止旧程序意外修改，而LBA1为GPT分区表头，LBA2到33为GPT分区表项。在磁盘的末尾LBA-33到-2为分区表项副本，而-1为分区表头副本。GPT分区表项不再使用CHS，只使用LBA
LBA0定义和MBR相同，区别是只有Disk ID和第1个分区项中有数据
| 起始地址（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|
0x1B8 |
4 |
Disk ID |
0x1BE |
16 |
第1个分区项 |
0x1FE |
2 |
0x55, 0xAA |
该分区项格式如下
| 起始（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|
0x00 |
1 |
固定0x00 |
0x01 |
3 |
起始CHS，固定0x000200 |
0x04 |
1 |
固定0xEE，GPT Protective |
0x05 |
3 |
结束CHS，如果超出无法表示那么固定为0xFFFFFF |
0x08 |
4 |
起始LBA，固定0x00000001 |
0x0C |
4 |
结束LBA，即最大可访问LBA。如果超出无法表示那么固定为0xFFFFFFFF |
LBA1定义如下
| 起始地址（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|
0x00 |
8 |
字符串EFI PART（45h 46h 49h 20h 50h 41h 52h 54h） |
0x08 |
4 |
GPT版本（0x00010000） |
0x0C |
4 |
Header大小（固定0x0000005C） |
0x10 |
4 |
Header CRC（从0x00到0x5C之前的部分） |
0x14 |
4 |
保留，全0 |
0x18 |
8 |
本Header所在LBA，为1 |
0x20 |
8 |
备份Header副本所在LBA，在磁盘最后一个LBA |
0x28 |
8 |
第1个可用于GPT分区项的LBA（不是代表空闲空间，添加新分区不会修改该域） |
0x30 |
8 |
最后1个可用于GPT分区项的LBA |
0x38 |
16 |
磁盘GUID（格式符合UUID） |
0x48 |
8 |
后续的分区项记录起始LBA，为0x00000002 |
0x50 |
4 |
分区项数量（分区项入口数） |
0x54 |
4 |
每个分区项大小，通常为128（0x00000080） |
0x58 |
4 |
分区表区域的CRC |
0x5C |
保留，全0 |
分区项从LBA2开始放置。每个分区项大小128字节
GPT分区项格式如下
| 起始（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|
0x00 |
16 |
分区类型GUID，不同的文件系统类型例如MS Basic Data，Linux Data等会有对应的固定的值 |
0x10 |
16 |
分区UUID，Linux下为PARTUUID |
0x20 |
8 |
分区起始LBA |
0x28 |
8 |
分区结束LBA |
0x30 |
8 |
分区Attributes。Bit0置1表示该分区是Firmware会访问的，不可删除，例如ESP通常会将该Bit置位。其余Bit基本不会用到 |
0x38 |
72 |
分区名称字符串（使用0x00空格） |
Microsoft的FAT Spec
FAT文件系统采用小端存储。FAT总共有FAT12，FAT16，FAT32，exFAT，VFAT这5种，其中FAT12最多支持16MB；FAT16最多支持2GB，共64K个Cluster（磁盘越大Cluster越大，空间利用率较低）；FAT32中每个FAT入口为32bit（28bit有效），可以无需使用太大的Cluster；exFAT中每个FAT入口为32bit，可以支持4GB以上的文件；VFAT可以支持长文件名（255字节）
FAT32文件系统分为4个基本部分，分别为
-
Reserved Region
-
FAT Region，表区
-
Root Directory Region （FAT32中不存在）
-
Data Region，包含文件与目录数据
FAT32中的数据以Cluster为单位进行管理。一个文件或目录对象实体至少会占用一个Cluster。依据FAT32文件系统总大小，一个Cluster可以是1 2 4 8 16 32 64 128个Sector（512Byte）大小
FAT32文件系统中的FAT表只是用于记录哪些Cluster的数据是属于同一个文件或目录实体的，它并不包含其他信息例如文件/目录的内容或属性。表中的每一项都和后面实际的Cluster一一映射
FAT32中目录和文件一样也会在数据区分配有Cluster，不同的是目录节点记录的是其包含的子文件和子目录信息（包括Cluster号）而不是Raw Data，其中每个入口大小为32Byte（如果不考虑长文件名）。一个目录实体是可以占用多个Cluster的。如果想要访问指定名称的文件，必须从根目录实体开始遍历。从根目录实体找到下一级文件/目录名对应的入口，从这个32Byte的入口获取到对应的Cluster号码，再到FAT表找到所有该文件/目录实体对应的Cluster，就可以获取到下一级文件/目录对应的全部数据
FAT32文件系统开头的保留区域（Sector 0）又称为Boot Sector，其中包含了BPB（BIOS Parameter Block）。FAT32的BPB格式依次向后兼容FAT16和FAT12。BPB+eBPB大小为90Byte
Boot Sector除Boot Code（420Byte+2Byte0x55AA）以外其他位域定义如下（共90Byte）
| 名称 | 起始地址（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|---|
BS_jmpBoot |
0x00 |
3 |
一条跳转指令。可以是0xEB 0xXX 0x90或0xE9 0xXX 0xXX |
BS_OEMName |
0x03 |
8 |
设定为字符串MSWIN4.1。实际上经常设定为MSDOS5.0 |
BPB_BytsPerSec |
0x0B |
2 |
Sector大小，通常为512，可取1024 2048 4096 |
BPB_SecPerClus |
0x0D |
1 |
FAT中数据以簇Cluster为单位进行分配与管理，一个文件至少会占用一个Cluster。表示每个簇中包含的Sector数量，依据分区大小可取1 2 4 8 16 32 64 128，也就是说分区越大，存小文件时利用率越低 |
BPB_RsvdSecCnt |
0x0E |
2 |
从该分区开头LBA开始的保留区域，单位Sector。FAT12和FAT16为1，FAT32为32。保留区域随后的是FAT表，也就是说FAT表的位置通过该值查找 |
BPB_NumFATs |
0x10 |
1 |
FAT表数量，永远为2。两张FAT表存放的内容是相同的，只是做冗余备份。FAT表数量有可能为1，例如在某些自带纠错的存储介质 |
BPB_RootEntCnt |
0x11 |
2 |
在FAT12，FAT16中表示根目录节点中包含的子文件和子目录数量，FAT16中为512，FAT32中设为0不使用 |
BPB_TotSec16 |
0x13 |
2 |
表示该分区的Sector数量，FAT32中设为0表示不使用，使用BPB_TotSec32 |
BPB_Media |
0x15 |
1 |
不可移动介质为0xF8，可移动介质通常为0xF0。可取0xF0 0xF8 0xF9 0xFA 0xFB 0xFC 0xFD 0xFE 0xFF。FAT0入口的最低1Byte也会存放该值 |
BPB_FATSz16 |
0x16 |
2 |
表示单个FAT表占用的Sector数量，FAT32中设为0，使用BPB_FATSz32 |
BPB_SecPerTrk |
0x18 |
2 |
在支持CHS寻址方式的设备中，表示INT 13h中断获取到的Sectors Per Track值 |
BPB_NumHeads |
0x1A |
2 |
在支持CHS寻址方式的设备中，表示INT 13h中断获取到的Count Of Heads值 |
BPB_HiddSec |
0x1C |
4 |
只和INT 13h可见的设备有关，表示该FAT分区在磁盘中的偏移，也就是分区前面的Sector数量。对于该值不同的操作系统可能有不同的设定方式 |
BPB_TotSec32 |
0x20 |
4 |
该FAT32文件系统所在分区的大小，单位Sector，不可以比实际的分区更大。FAT12/FAT16只有在大于0x10000个Sector时才会使用该域 |
FAT12和FAT16之后的内容
| 名称 | 起始地址（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|---|
BS_DrvNum |
0x24 |
1 |
通过INT 13h可获取到的Drive Number，软驱为0x00，HDD为0x80 |
BS_Reserved1 |
0x25 |
1 |
为0 |
BS_BootSig |
0x26 |
1 |
表示下面3个域有效 |
BS_VolID |
0x27 |
4 |
唯一的序列号，相当于FAT32的UUID（格式XXXX-XXXX） |
BS_VolLab |
0x2B |
11 |
卷标，和根目录节点中记录的卷标内容相同。不设定卷标默认为NO NAME |
BS_FilSysType |
0x36 |
8 |
可能是字符串FAT FAT16 FAT12。不可用作判定文件系统类型的依据。但是格式化时需要正确设置 |
FAT32之后的内容
| 名称 | 起始地址（Byte） | 大小（Byte） | 定义 |
|---|---|---|---|
BPB_FATSz32 |
0x24 |
4 |
表示单个FAT表占用的Sector数量 |
BPB_ExtFlags |
0x28 |
2 |
[7]为0表示启用镜像FAT表，为1表示只用1个FAT表；[3:0]表示使用1个FAT表时使用的是哪个FAT表 |
BPB_FSVer |
0x2A |
2 |
FAT版本，高字节为主版本。可能全设为0 |
BPB_RootClus |
0x2C |
4 |
根目录对应的Cluster号码（从分区开头开始算起），通常为2 |
BPB_FSInfo |
0x30 |
2 |
FSInfo在Reserved中的Sector偏移，通常为1（相对于分区起始位置。FSInfo可能有备份版本，但是不一定是最新的） |
BPB_BkBootSec |
0x32 |
2 |
Boot Sector备份的位置（单位Sector，相对于分区起始Sector而言），固定为6 |
BPB_Reserved |
0x34 |
12 |
全0 |
BS_DrvNum |
0x40 |
1 |
同上 |
BS_Reserved1 |
0x41 |
1 |
为0 |
BS_BootSig |
0x42 |
1 |
同上 |
BS_VolID |
0x43 |
4 |
同上 |
BS_VolLab |
0x47 |
11 |
同上 |
BS_FilSysType |
0x52 |
8 |
FAT32 |
此外，Boot Sector末尾也有0x55 0xAA，代表DBR的结束
Boot Sector后面还有一个FSInfo Sector。这个FSInfo Sector也会有一个备份
FAT32从
0x5A开始即Boot Sector的Reserved区域，上述重要信息占用90字节
FAT表的大小是固定的。在分区起始LBA加上BPB_RsvdSecCnt就得到第一张FAT表的位置，再加上BPB_FATSz32就得到第二张FAT表的位置，第二张FAT之后就是数据区了。FAT表中每4字节对应一个Cluster，这4个字节可能是全0，也可能是存放了下一个Cluster序号下标，也可能是表示目录/文件节点的终结，等等。Cluster序号从2开始，第一个数据区Cluster（Cluster 2）紧接着第二张FAT表之后
根据Cluster大小的不同（Sector的2^n倍），想要一个Cluster对应的LBA起始地址直接将Cluster序号左移再加LBA偏移即可
FAT文件系统直接通过Cluster数量来判定是FAT12，FAT16或FAT32