在这个系类的开篇还是先说一下文件系统是什么吧。
首先来介绍一下对u盘的格式化这个操作，格式化不是仅仅删除了所有文件，还为接下的来文件存储约定了一种存放格式，这种约定的文件存放格式就叫做文件系统。
再用最通俗的说法简要介绍一下，磁盘如sd卡只能存放0和1这两种二进制状态序列，数字文件本质上也是一串0和1的序列。那么磁盘存储文件怎么存放呢？你说这个简单，把一个个的文件紧挨着排列在磁盘中不就可以了吗。那么，这样放在磁盘中后就是一堆的0和1，怎么区分开哪些是哪个文件的呢？所以我们可以约定一种区分开每个文件的规则，这种规则就是文件系统的雏形了。而且还要解决文件删除后释放空间的利用、如何适应文件的大小变化、快速查找文件树等问题。解决这些问题的方案有多种，这就是不同种类文件系统的区别了。常见的文件系统有：Flash上常用的YAFFS、JFFS2；u盘，sd卡常用的FAT，exFAT；linux中默认的文件系统Ext2，Ext3，Ext4；windows中默认的NTFS等。
本文先从最基本的SD卡上的文件系统说起，在有了本文的基础后本系列会逐渐深入linux的VFS的各个细节。
SD卡中最小的操作单元是扇区，一个扇区512字节，也就是说最小的分配空间的单位是512字节。
一个典型的SD卡的结构如下图，分为第一个MBR扇区（包含分区表），一个FAT32分区和一个FAT16分区。当然一个SD卡也可以只有一个分区，同时也可以省略MBR分区。
MBR和GPT
图中可以看到第一个扇区叫做MBR。主引导记录（MBR，Main Boot Record）是位于磁盘最前边的一段引导代码，这段代码用于从SD卡启动操作系统。如果SD卡仅用于存储歌曲等，这段代码就是没有意义的。MBR中还包含GPT，这个GPT就很重要了，全称叫做GUID磁盘分区表（GUID Partition Table，缩写：GPT）其含义为“全局唯一标识磁盘分区表”，是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准。
具体的定义如下表：
一个MBR扇区的实例如下图：
重点分析一下其中的分区表项：
FAT32文件系统
下面针对第一个FAT32分区进行介绍，FAT文件系统将硬盘分为MBR区、DBR区、FAT区、FDT区、DATA区等5个区域，下面分别介绍一下。
簇
在介绍这5个概念前，项引入一下簇的概念，后文会用奥。FAT文件系统觉得扇区的512个字节还是太小，不便于管理，于是引入了簇（cluster）的概念。一个簇是2^n个扇区。
MBR
主引导记录（MBR，Main Boot Record），上文介绍过了。
DBR
DBR（Dos Boot Record）分区引导记录，是每个FAT分区的第一个扇区。有些只有一个分区的SD卡，磁盘第一个扇区也可以是DBR扇区。DBR扇区中存储了当前FAT文件系统的绝大部分信息，如FAT表个数，FAT表起始扇区号，根目录的起始簇号等等。
FAT表
FAT表是FAT文件系统在磁盘上划分出来的一块区域，用于指示一个文件的各个部分存放在何处。其中一个FAT表项对应DATA区的一个簇。一个文件FAT表项中填写的下一个FAT表项的地址，这样的一个链表就能指示出了整个文件存储的所有区域。
如上图示例，FAT表中有两条簇链，红色的起始簇号为0，而0号FAT单元中存放的下一个簇号是1，则去1号FAT单元中寻找下一个。则红色簇链依次为0->1->2->3->6->8->end。蓝色簇链依次为４->5->9->12->13->end。
FDT
FDT（File Directory Table）表即为文件目录表，也称为根目录区或ROOT区。用格式化命令（FORMAT）对硬盘（或逻辑盘）进行格式化的时候，就已经为整个硬盘建立了一个根目录FDT。FDT位于第二个FAT表之后，只有当FAT表不能定位文件在硬盘中的位置时，FAT才需和FDT配合以便能准确定位文件的位置。文件系统中的概念比较多，如果混乱了，可以对照文章开头第一张图的橙色区域仔细研究。橙色区域就是一个典型FAT32文件系统的结构，在大部分只有一个分区的SD卡中，这也是真个卡的扇区结构，比较重要在贴一次。
FDT中存储的就是一个个的文件目录项了，目录项包含文件、文件夹。文件目录项中存储的是文件名，文件起始簇号，文件长度等基本信息，文件具体内容在DATA区。
文件目录项的具体定义如下：
上面的文件名目录项仅支持8.3的文件名，即文件名8个字节，后缀3个字节。为了摆脱这中限制，增加了长文件名目录项，定义如下：
DATA区
数据区就是实际存储数据的空间了，有了FAT、FDT的索引，文章开头的文件删除后释放空间的利用、如何适应文件的大小变化、快速查找文件树的问题就被解决了。