面试题：文件系统中如何通过物理组织提升链接稳定性

Question

在文件系统里，通常有哪些物理组织方式用于文件存储？请阐述其中一种方式如何在一定程度上提升文件系统链接物理组织的稳定性，并说明其原理。

Answer 1

在文件系统中，常见的文件物理组织方式有：

1. 连续分配：文件在磁盘上占用一组连续的块。
2. 链接分配：分为隐式链接和显式链接。隐式链接是指每个文件的最后一个块中包含指向下一个块的指针；显式链接则是把所有块的指针集中存放在一张表（如FAT表）中。
3. 索引分配：为每个文件建立一个索引表，索引表中的每个表项存放文件数据块的物理地址。

以索引分配为例阐述其提升文件系统链接物理组织稳定性的原理：

• 提升稳定性：在索引分配方式下，文件的各个数据块之间通过索引表进行关联，而不是像链接分配那样依赖于每个数据块自身包含的下一个块的指针。当某个数据块发生损坏或丢失时，只要索引表本身没有损坏，文件的其他部分仍然可以通过索引表正常访问。而且在文件扩展时，只需在索引表中增加新的表项来指向新分配的数据块，不需要像连续分配那样考虑连续空间的问题，也不会像隐式链接分配那样需要修改前一个数据块中的指针，从而减少了因数据块操作而导致链接错误的可能性，提升了文件系统链接物理组织的稳定性。
• 原理：索引分配将文件逻辑块到物理块的映射关系集中存储在索引表中，文件系统对文件的访问通过索引表进行。这种集中式的映射管理方式，使得文件数据块之间的关联更加清晰和稳定，减少了因数据块自身指针变化或损坏而破坏文件链接结构的风险。