I.Непрерывное размещение — простейший вариант физической организации,при котором файлу предоставляется последовательность кластеров диска, образующих непрерывный участок дисковой памяти.
Основным достоинством этого метода является:
· высокая скорость доступа, так как затраты на поиск и считывание кластеров файла минимальны.
· Также минимален объем адресной информации — достаточно хранить только номер первого кластера и объем файла.
· Данная физическая организация максимально возможный размер файла не ограничивает.
Однако этот вариант имеет существенные недостатки, которые затрудняют его применимость на практике, несмотря на всю его логическую простоту. При более пристальном рассмотрении оказывается, что реализовать эту схему не так уж просто.
· Действительно, какого размера должна быть непрерывная область, выделяемая файлу, если файл при каждой модификации может увеличить свой размер?
· Фрагментация. Спустя некоторое время после создания ФС в результате выполнения многочисленных операций создания и удаления файлов пространство диска неминуемо превращается в «лоскутное одеяло», включающее большое число свободных областей небольшого размера. Как всегда бывает при фрагментации, суммарный объем свободной памяти может быть очень большим, а выбрать место для размещения файла целиком невозможно. Поэтому на практике используется методы, в которых файл размещается в нескольких, в общем случае несмежных областях диска.
II.Следующий способ физической организации — размещение файла в виде связанного списка кластеров дисковой памяти. При таком способе в начале каждого кластера содержится указатель на следующий кластер.
· В этом случае адресная информация минимальна: расположение файла может быть задано одним числом — номером первого кластера.
· В отличие от предыдущего способа каждый кластер может быть присоединен к цепочке кластеров какого-либо файла, следовательно, фрагментация на уровне кластеров отсутствует. Файл может изменять свой размер во время своего существования, наращивая число стеров.
Недостатком является:
· сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла — чтобы прочитать пятый по порядку кластер файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых кластера, прослеживая цепочку номеров кластеров.
· при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном кластере, не равно степени двойки (одно слово израсходовано на номер следующего кластера), а многие программы читают данные кластерами, размер которых равен степени двойки.
III.Использование связанного списка индексов. Этот способ является некоторой модификацией предыдущего. Файлу также выделяется память в виде связанного списка кластеров. Номер первого кластера запоминается в записи каталога, где хранятся характеристики этого файла. Остальная адресная информация отделена от кластеров файла. С каждым кластером диска связывается некоторый элемент — индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска — в MS-DOS это таблица FAT (File Allocation Table), занимающая один кластер. Когда память свободна, все индексы имеют нулевое значение. Если некоторый кластер N назначен некоторому файлу, то индекс этого кластера становится равным либо номеру М следующего кластера данного файла, либо принимает специальное значение, являющееся признаком того, что этот кластер является для файла последним. Индекс же предыдущего кластера файла принимает значение N, указывая на вновь назначенный кластер.
При такой физической организации сохраняются все достоинства предыдущего способа:
· минимальность адресной информации, отсутствие фрагментации,
· отсутствие проблем при изменении размера.
· данный способ обладает дополнительными преимуществами. Во-первых, для доступа к произвольному кластеру файла не требуется последовательно считывать его кластеры, достаточно прочитать только секторы диска, содержащие таблицу индексов, отсчитать нужное количество кластеров файла по цепочке и определить номер нужного кластера.
· Во-вторых, данные файла заполняют кластер целиком, а значит, имеют объем, равный степени двойки.
IV.Еще один способ задания физического расположения файла заключается в простом перечислении номеров кластеров, занимаемых этим файлом. Этот перечень и служит адресом файла.
Недостаток данного способа очевиден:
· длина адреса зависит от размера файла и для большого файла может составить значительную величину.
Достоинством же является:
· высокая скорость доступа к произвольному кластеру файла, так как здесь применяется прямая адресация, которая исключает просмотр цепочки указателей при поиске адреса произвольного кластера файла.
· Фрагментация на уровне кластеров в этом способе также отсутствует.
Последний подход с некоторыми модификациями используется в традиционных файловых системах ОС UNIX s5 и ufs.
