74、NTFS文件系统的索引、对象管理与存储预留机制解析

NTFS文件系统的索引、对象管理与存储预留机制解析

1. NTFS文件系统中的索引机制

1.1 文件名索引

在NTFS文件系统里，文件目录本质上是文件名的索引，以B树结构组织文件名及其对应的文件记录编号。创建目录时，NTFS会对目录内文件的文件名属性进行索引。例如，卷根目录的MFT记录就体现了这种索引结构。

对于大型目录，文件名存储在4KB的固定大小索引缓冲区中，这些缓冲区是索引分配属性的非驻留值，实现了B树数据结构，能减少查找特定文件所需的磁盘访问次数。索引根属性包含B树的第一级（根子目录），并指向包含下一级（更多子目录或文件）的索引缓冲区。

每个索引项除了文件名，还包含文件在MFT中的记录编号、时间戳和文件大小信息。NTFS会从文件的MFT记录中复制时间戳和文件大小信息，虽需在两处更新信息，但能显著优化目录浏览速度。

索引分配属性将索引缓冲区运行的VCN映射到磁盘上索引缓冲区所在的LCN，位图属性则跟踪索引缓冲区中哪些VCN正在使用，哪些是空闲的。通常，每个4KB的索引缓冲区可包含约20 - 30个文件名条目。

B树数据结构是一种平衡树，适合组织存储在磁盘上的排序数据，能减少查找条目所需的磁盘访问次数。在MFT中，目录的索引根属性中的文件名可作为进入B树第二级的索引，每个文件名可能关联一个指向索引缓冲区的指针，该缓冲区包含字典序小于自身的文件名。

存储文件名于B树带来诸多好处：目录查找速度快，因为文件名按排序顺序存储；高级软件枚举目录文件时，NTFS返回已排序的文件名；B树倾向于横向扩展而非纵向扩展，NTFS的快速查找时间不会随目录增长而降低。

1.2 其他类型的索引 <