Estou curioso para saber como um sistema operacional encontra arquivos no sistema de arquivos.
Por exemplo, eu sei que no sistema de arquivos FAT existe um banco de dados dos arquivos.
Eu sei que o sistema operacional encontra arquivos muito rápido,
então quero saber se ele usa pesquisa binária para percorrer o banco de dados FAT.
Ou existe um método mais rápido para fazer isso?
e Existe um método para o sistema operacional deduzir imediatamente a localização dos arquivos no sistema de arquivos, sem pesquisar o banco de dados FAT?
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Honestamente... esta pergunta tem muitas respostas... muitas para serem enumeradas aqui. Em grande parte isto depende dotipodo sistema de arquivos... e o sistema operacional que o lê... e também quais recursos do sistema de arquivos estão habilitados.
Todo sistema de arquivos possui algum tipo de "banco de dados", conforme você descreveu, para traduzir um nome/caminho para um ou mais locais no disco. O modo como esse "banco de dados" funciona é o que torna cada sistema de arquivos diferente. Alguns métodos são melhores para algumas tarefas do que outras. Alguns são mais recuperáveis e redundantes em caso de falha... alguns são estritamente voltados para a velocidade e quase não têm recuperação no caso de uma única falha.
Dependendo do sistema operacional e do tipo de sistema de arquivos, o "banco de dados" pode ser parcial ou totalmente carregado na RAM para ajudar a acelerar o processo de localização da posição no disco. Alguns sistemas de arquivos fazem uso de listas vinculadas e árvores b ou outros tipos de árvores ordenadas para localizar arquivos rapidamente. O registro no diário também pode acelerar drasticamente os processos de leitura/gravação (dadas as condições corretas). Existem até sistemas de arquivos (principalmente proprietários) que realmente SÃO um banco de dados.
A verdadeira questão é... Por que você quer saber... e o que está tentando realizar? Se você quiser respostas mais específicas... dê mais detalhes sobre qual sistema operacional/plataforma/sistema de arquivos você está falando.