1. Panorama do FAT

O FAT (File Allocation Table) é um dos sistemas de arquivos mais históricos e amplamente utilizados em drives removíveis e dispositivos embarcados. Originado no ecossistema MS-DOS, ele evoluiu para variantes como FAT12, FAT16 e FAT32. Independente da versão, a ideia central continua sendo mapear a alocação de clusters para cada arquivo, em uma tabela compartilhada (FAT), que funciona como um catálogo de quem está quem na hierarquia de dados.

Vantagens típicas: simplicidade, baixa sobrecarga de metadados, compatibilidade ampla entre sistemas operacionais. Limitações comuns: tamanho máximo de volumes e arquivos, fragmentação acelerada em volumes maiores, limitação de nomes de arquivo (especialmente FAT 8.3 em FAT16/12) e sensibilidade a corrupção da FAT completa. Em cenários modernos, FAT ainda brilha em pendrives, cartões SD e dispositivos que exigem interoperabilidade entre plataformas.

2. Estrutura de um volume FAT

Um volume FAT é tipicamente partitionado em áreas distintas com funções específicas:

• Boot Sector / BIOS Parameter Block (BPB): contém informações sobre o layout do volume (setores por cluster, tamanho do setor, contagem de setores reservados, setores por FAT, entre outros).
• FAT (File Allocation Table): a tabela que registra a cadeia de clusters para cada arquivo. Dependendo do tipo (FAT12/16/32), cada entrada ocupa 12, 16 ou 32 bits (com ajustes para FAT12 em formatos compactos).
• Data Area: contém os clusters usados para armazenar os dados dos arquivos e diretórios.
• Diretórios e Entradas de Arquivo: entradas de diretório armazenam informações sobre arquivos; em FAT, as entradas 8.3 são comuns, com entradas de nomes longos (LFN) que são sequenciadas antes da entrada correspondente.

3. Operações de leitura/escrita e alocação

Neste modelo, a operação de leitura de um arquivo envolve：

• localizar a entrada de diretório correspondente
• extrair o(s) cluster(s) inicial(is)
• percorrer a cadeia de clusters pela FAT até o último cluster da cadeia
• acessar os dados efetivos nos clusters de dados indicados

Para FAT32, a maioria das operações permanece similar a FAT16, mas com endereçamento de 28 bits para cada entrada de FAT, permitindo volumes significativamente maiores. Entradas de diretório podem incluir informações de nomes longos (LFN) que precedem a entrada de diretório de 8.3; a ligação entre o nome longo e a entrada curta é mantida pela ordem das entradas no diretório.

Exemplo simples de fluxo de leitura de cadeia de clusters (FAT32):

// Exemplo: percorrer a cadeia de clusters a partir do cluster start no FAT32
// Observação: este snippet é conceitual e foca na lógica, não em código pronto para produção.
#include 
#include 

uint32_t next_cluster_fat32(const uint32_t *FAT, uint32_t cluster){
    // Em FAT32, a entrada ocupa 4 bytes; apenas os 28 bits menos significativos são usados
    uint32_t entry = FAT[cluster];
    return entry & 0x0FFFFFFF;
}

void imprimir_cadeia(uint32_t start, const uint32_t *FAT){
    uint32_t c = start;
    while (c >= 0x00000002 && c <= 0x0FFFFFF6){
        printf("%u -> ", c);
        c = next_cluster_fat32(FAT, c);
    }
    printf("END\n");
}

4. FAT frente a outras soluções e cenários de uso

Quando comparo FAT com sistemas de arquivos mais modernos, penso em trade-offs entre simplicidade e escalabilidade:

• Vantagens: implementação simples, boa compatibilidade entre plataformas, desempenho estável para volumes de pequeno a médio porte, baixa sobrecarga de metadados.
• Desvantagens: limites de tamanho de volume e de arquivo (especialmente em FAT16), fragmentação que pode impactar I/O sequencial, suporte limitado a atributos avançados, e menor resiliência a corrupção em volumes grandes.
• Cenários típicos de uso: pendrives, cartões SD, sistemas embarcados com necessidade de compatibilidade entre Windows, macOS e Linux, ambientes onde o filesystem precisa ser reconhecido sem drivers adicionais.

Em ambientes modernos, FAT continua sendo uma escolha pragmática para dispositivos removíveis. Em sistemas que exigem maior escalabilidade, resiliência a falhas e controle de permissões, costuma-se preferir NTFS, ext4, APFS ou outros sistemas de arquivos mais avançados.