磁盤存儲管理，如何爲文件分配內存

注：本文爲本人讀書總結，內容僅供參考。

一、實物圖

二、原理圖

• 磁頭（head）：每個盤片一般有上下兩面，分別對應1個磁頭，共2個磁頭；
• 磁道（track）：磁道是從盤片外圈往內圈編號0磁道，1磁道…
• 扇區（sector）數：每個磁道都別切分成很多扇形區域，每道的扇區數量相同；
• 所有的盤片（一般硬盤裏有多個盤片，盤片之間平行）都固定在一個主軸上。在每個盤片的存儲面上都有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離很小（所以劇烈震動容易損壞），磁頭連在一個磁頭控制器上，統一控制各個磁頭的運動。磁頭沿盤片的半徑方向動作，而盤片則按照指定方向高速旋轉，這樣磁頭就可以到達盤片上的任意位置了。

三、讀取數據的流程

1. 操作系統發送指令：取0柱面（最外層的所有磁道組成的一個圓柱面），0磁頭（第1個磁頭），1扇區（第一個扇區）的數據
2. 第1個磁頭移動到第一個柱面（鎖定了一個磁道的數據）
3. 主軸轉動，轉動到第一個扇區的時候，將數據取出

四、硬盤空間的組織方式（如何爲文件分配內存）

詳細見：磁盤文件管理程序
可以想象，一塊較大的磁盤空間其實是由無數個盤塊組成的，那麼這些盤塊如何組裝成一塊較大的內存來分配給一個文件呢？

1. 連續：爲每個文件分配一塊連續的空間，各個盤塊相鄰接，第一個盤塊的地址爲a,第二個就是a+1，第三個是a+2 ……
   優點：知道文件的起點和長度便可以像數組一樣隨機存取數據；連續的盤塊基本都在同一個磁道，效率極高；
   缺點：需要事先知道存儲的文件的大小來決定分配哪些連續空間、插入刪除會產生許多碎片化的文件，
2. 鏈式：屬於一個文件的盤塊通過鏈接成爲一體，每個鏈條的首地址作爲文件地址記錄在相應文件的FCB的“物理地址”字段中。記錄盤塊鏈接的指針顯示地記錄爲一張鏈接表，所有已分配的盤塊號都記錄在其中，稱文件分配表（FAT），爲了提高文件系統訪問速度，FAT一般常駐內存
   缺點：FAT過大，太佔內存，需要遍歷FAT
3. 索引：每個文件都建一張索引表記錄分配的內存盤塊的信息；
   例如一個索引表定義爲13個地址項：iaddr（0）~iaddr（12），總的來說分爲兩種：直接地址、間接地址
   小文件：
   iaddr（0）~iaddr（9）存放直接地址，即存文件數據的盤塊號；
   中文件：
   iaddr（10）存放單級索引的索引盤塊號；
   大文件：
   iaddr（11）存放二級索引的主索引盤塊號
   iaddr（12）存放三級索引的主索引盤塊號