計算機的記憶體大小有限，而且屬於易失性（就是拔掉電源或者關機，所儲存的資料就消失了）的儲存介質，所以許多檔案是存放在磁碟上，對磁碟的訪問屬於I/O操作，磁碟的訪問速率就對計算機的效能有舉足輕重的影響。在此我只淺談檔案的儲存分配方式以及訪問策略，對硬體的訪問速率不做討論。（磁碟儲存的基本單位是塊）

1、 連續分配：

連續分配就是在磁碟上分配一組連續的塊來儲存一個檔案，磁碟每個塊都有一個地址，且按照線性排列。那麼計算機儲存檔案就只需要儲存檔名、檔案首地址、檔案長度。具體示例如下圖：

圖1：連續分配

這樣的分配方式的優點就在於：1、訪問容易；2、由於檔案系統會記住上一次訪問的地址，所以該方式支援直接訪問和順序訪問。

缺點在於：

1）、新檔案分配和拓展問題：當檔案被建立的時候，我們需要按照檔案的大小分配空間，但是在檔案的使用過程中，檔案可能會變大，也可能會被刪除。

如果檔案緊貼著彼此，就很難進行拓展；一種解決方式是：當空間不夠的時候，在最後一塊加一個拓展指標，指向另一空塊進行拓展，以此類推。

如果我們給每個檔案分配一定的可拓展的空間，但是當用戶不再拓展一些檔案的時候，就會造成空間的浪費。

2）、外部碎片（整個塊沒法使用）問題：在不斷的增加和刪除檔案過程中，會造成一些集中的小塊（比如圖中的18、19塊）沒法用，它們周圍的檔案不擴充套件，也沒有這麼小的檔案可以儲存到其中，就會造成浪費。一種解決方案是定期合併這些小的碎片，通過移動其他檔案塊的位置使這些小碎片集中成一個大塊，供以後使用。但是這種方式嚴重的時間代價，而且會使計算機在此期間無法工作。

2、連結分配：

這種分配方式的思想類似於連結串列，每個塊就是一個節點，每個塊的尾部儲存下一個塊的地址。檔案訪問時，當訪問到一塊的最後時，獲取下一個塊的地址，從而進行下一塊的訪問，當訪問檔案結束時，那一塊的地址就為一個特定的終止符（圖例中的終止符為-1）。那麼檔案的目錄結構就只需要檔名、起始地址、終結地址了。

圖2：連結分配

連結分配的優點在於：

1）、不會出現外碎片問題，因為這種分配方式沒有位置的限制，任何一個塊都可以指向任意塊，也可以被任意塊指向。

2）、便於拓展：檔案如果需要擴充套件，那麼只需要在檔案鏈的尾部新增節點，並且修改原尾節點和檔案目錄的終結地址即可。

但是連結分配也有它自身的缺陷：

1）、只能順序訪問：由於這種磁碟分配方式採用的連結串列，所以只能順序訪問，要訪問檔案的第i塊，就必須從頭開始，跟著指標，找到第i塊。

2）、指標浪費記憶體：由於每一塊都需要儲存額外的指標，這樣就造成了空間的浪費。一種優化方式是：多塊共用一個地址，看成一塊，稱為簇。這樣就可以有效的減少指標的數量，但是如果最後一個簇用不完，例如一個簇包含4個塊，但是檔案+指標一共需要13個塊，那麼就需要4個簇，但是最後一個簇就只使用了一個塊，而一個簇公用一個地址，所以其他三塊就沒法分配出去，只能被浪費了。

3、索引分配：

為了解決上面兩種方式的問題，可以採用索引分配。索引分配簡單的說就是把連結分配的指標集中順序存放在一個塊中，那麼檔案目錄就只需要儲存檔名和索引塊的地址，然後在這個塊中按照地址依次訪問，當然也可以通過偏移量直接查詢到想訪問的地址之後就直接訪問。

3、索引分配

這種訪問方式有一個問題：就是一個塊儲存的索引地址的數量是有限的，那麼分配該怎麼把握呢？針對這一目的的機制包括如下：

1）、連結方案：簡單地說，就是用連結分配來拓展索引塊，一個索引塊用完了，就通過指標連結到下一塊。

2）、多層索引：就像樹一樣，目錄的索引塊指向根節點，然後塊中的地址就指向另一個塊，是第二層索引，以此類推。

3）、組合方案：例如在如下的圖中，一個索引塊含有15個指標（直接塊+間接塊），其中的頭12個指標是直接塊；即它們包括了能儲存檔案資料的塊的地址。因此，小檔案不需要其他是索引塊。一級間接塊就是二層索引結構，二級間接塊就是三層索引結構，三級間接塊就是四層索引結構，通過這種分層的方式，可以使大小不同檔案分配到合適的索引結構。

圖4、組合分配方案