《文件在外存的分配方式：深入探究多种存储模式》
一、连续分配
（一）基本原理
连续分配是一种较为直观的文件在外存的分配方式，在这种方式下，文件被存储在磁盘上连续的物理块中，一个文件需要占用n个磁盘块，那么系统会在磁盘上找到连续的n个空闲块来存储该文件，这就好比在一排书架上，要放置一套连续册数的书籍，会找一段连续的空书架位置来摆放。
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（二）优点
1、顺序访问速度快
- 当对文件进行顺序访问时，由于文件的物理块是连续的，磁头可以按照顺序依次读取，不需要频繁地移动磁头来寻找下一个块的位置，对于视频文件的播放，这种连续分配方式可以使视频数据流畅地被读取和播放，减少卡顿现象。
2、实现简单
- 从文件系统的管理角度来看，连续分配方式的管理逻辑相对简单，只需要记录文件的起始块号和文件占用的块数即可，对于操作系统来说，在分配和回收磁盘空间时，不需要复杂的算法来处理文件块的离散情况。
（三）缺点
1、外部碎片问题
- 随着文件的不断创建和删除，磁盘上会逐渐产生外部碎片，假设有多个文件被删除，磁盘上就会出现一些不连续的空闲小区域，当需要创建一个较大的文件时，可能找不到足够大的连续空闲区域来存储，尽管磁盘的总空闲空间可能是足够的，这就像书架上被零散的空出了很多小空间，但无法放置一套较大的书籍。
2、不利于文件的动态增长
- 如果一个文件需要动态增长，而它后面相邻的磁盘块已经被其他文件占用，那么就需要对文件进行移动或者重新分配磁盘空间，这是一个比较复杂且耗时的过程。
二、链接分配
（一）基本原理
1、隐式链接分配
- 在隐式链接分配中，每个文件被视为由一系列离散的磁盘块组成，这些磁盘块通过指针连接起来，文件的目录项中只记录了文件的起始块号，而每个磁盘块中除了存储文件数据外，还包含指向下一个磁盘块的指针，就好像是用一条无形的链条将各个分散的磁盘块串联起来。
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2、显式链接分配
- 与隐式链接分配不同，显式链接分配使用一个单独的磁盘块来存储文件分配表（FAT），FAT中记录了每个磁盘块的分配情况以及各个磁盘块之间的链接关系，文件的目录项中记录了文件的起始块号，通过查询FAT可以找到文件的后续磁盘块。
（二）优点
1、有效解决外部碎片问题
- 由于文件的磁盘块可以是离散分布的，磁盘空间的利用更加灵活，即使磁盘上存在很多小的空闲块，也可以被文件利用来存储数据，不会像连续分配那样因为外部碎片而无法使用磁盘空间。
2、有利于文件的动态增长
- 当文件需要增加数据时，只需要找到空闲的磁盘块，然后修改相应的指针或者FAT表项即可，不需要移动文件的已有数据。
（三）缺点
1、随机访问效率低
- 对于隐式链接分配，要随机访问文件中的某个数据块，需要从文件的起始块开始，沿着指针依次查找，这会导致大量的磁盘I/O操作，显式链接分配虽然可以通过查询FAT来提高一些效率，但相比于连续分配，其随机访问的速度仍然较慢。
2、可靠性问题
- 在隐式链接分配中，如果某个磁盘块中的指针因为磁盘故障等原因被破坏，那么可能会导致文件的后续部分无法访问，而对于显式链接分配，FAT表的损坏也会影响到多个文件的正常访问。
三、索引分配
（一）基本原理
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索引分配为每个文件创建一个索引表，索引表中记录了文件所占用的磁盘块号，文件的目录项中存储的是索引表的地址，就像一本书有一个索引页，通过索引页可以快速找到书中的各个章节所在的页码。
（二）优点
1、支持直接访问
- 由于索引表中记录了文件的各个磁盘块号，对于文件中的任何数据块，都可以通过索引表直接找到其对应的磁盘块，从而实现快速的随机访问，这对于数据库文件等需要频繁随机访问的文件非常有利。
2、没有外部碎片问题
- 磁盘空间的分配以磁盘块为单位，不需要连续的磁盘空间，因此不会产生外部碎片，文件可以根据索引表使用分散在磁盘各处的空闲块。
（三）缺点
1、索引表占用空间
- 对于较大的文件，其索引表可能会占用较多的磁盘空间，一个非常大的文件，其索引表可能需要多个磁盘块来存储，这在一定程度上浪费了磁盘空间。
2、索引表的管理开销
- 当文件进行增删改操作时，需要对索引表进行相应的修改，这增加了文件系统的管理开销，而且索引表本身也需要进行维护，例如在磁盘上的存储位置等问题需要考虑。
文件在外存上的分配方式各有优缺点，不同的应用场景会根据对访问速度、空间利用效率、文件动态增长等方面的需求来选择合适的分配方式，在实际的文件系统设计中，往往会综合考虑这些因素，或者采用混合的分配方式来达到更好的性能。
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