Windows操作系统的文件组织结构和计算方法

我是荔园微风，作为一名在IT界整整25年的老兵，今天总结一下Windows操作系统的文件组织结构和计算方法。

这是一块非常实用的知识，感谢大家来看这个帖子。

Windows组织结构就是文件的组织形式，其中：

1.Windows逻辑结构为用户可见的文件结构

2.Windows物理结构为存储器中存放的方式

文件逻辑结构分类

主要有以下两种：

1.记录文件

特点有结构，文件由一个个的记录构成。根据记录长度分为定长记录和不定长记录

2.流式文件

特点

字节流形式，文件是由字节或字符构成的。 文件没有划分记录，文件顺序访问。UNIX系统中， 所有文件均为流式文件

文件物理结构分类

主要有以下四种：

1.连续结构(顺序结构)

预分配一个连续的物理块，然后依次存入信息

2.链接结构(串联结构)

逻辑连续的文件存储在不连续的物理块中；按单个物理块逐个分配，每个物理块有一个指针指向下一个物理块

3. 索引结构

逻辑连续的文件存储在不连续的物理块中；该结构中每个文件建立一张索引表，每一项指出逻辑块与物理块的对应关系。 索引结构既可以满足文件动态增长的需求，又能进行快速随机存储

4.多个物理块的索引表

在文件创建时，系统自动创建索引表，并与文件共同存放在同一文件卷中。文件大小不同，索引占用物理块数不等

在windows操作系统中，尤其是服务器端的操作系统中，当存储大文件时，一般采用多级(间接地址索引)，间接地址索引指向的不是文件，而是文件的地址。

例如，一个能存储n个地址的物理块，采用一级间接地址索引，则可寻址的文件长度变成 n²块。对于更大的文件还可采用二级、三级间接地址索引。

举例：

设文件索引节点中有8个地址项，每个地址项大小为4字节，其中前5个地址项为直接地址索引，第6个和第7个地址项是一级间接地址索引，第8个地址项是二级间接地址索引，磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB字节。如果要访问文件的逻辑块号分别为2、5和518，则系统分别采用：直接地址索引、一级间接地址索引和二级间接地址索引。该文件系统可表示的单个文件最大长度是66053KB。

 

 分析：

每个地址项大小为4字节，磁盘索引块为1KB字节，则每个索引块可存放物理块地址个数=磁盘索引块大小/每个地址项大小=1KB/4=256。

文件索引节点中有8个地址项，5个地址项为直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引， 1个地址项是二级间接地址索引。则有：

(1)直接地址索引指向文件的逻辑块号为：0~4。

(2)一级间接地址索引指向文件的逻辑块号为：5~256×2+4即5~516。

(3)二级间接地址索引指向文件的逻辑块号为：517~256×256+516即517~66052。 

因为地址是从0开始的，所以单个文件的最大长度是66053.KB。

作者简介：荔园微风，1981年生，高级工程师，浙大工学硕士，软件工程项目主管，做过程序员、软件设计师、系统架构师，早期的Windows程序员，Visual Studio忠实用户，C/C++使用者，是一位在计算机界学习、拼搏、奋斗了25年的老将，经历了UNIX时代、桌面WIN32时代、Web应用时代、云计算时代、手机安卓时代、大数据时代、ICT时代、AI深度学习时代、智能机器时代，我不知道未来还会有什么时代，只记得这一路走来，充满着艰辛与收获，愿同大家一起走下去，充满希望的走下去。