目录树、路径解析与简易 FAT 分配

本节目标

理解目录如何"只是另一种文件"
手写路径解析（/a/b/c 逐级查找）
对比 inode 与 FAT 两种分配方式

目录即文件：目录的内容是一张"名字 → inode/块号"的映射表。打开 /a/b/c 就是逐级查表。

// 运行环境：Node.js 14+
// 保存为 aj-l10.js，执行：node aj-l10.js
class DirFS {
  constructor() {
    this.fs = {}        // 块存储（简化：直接用字符串）
    this.dir = {}       // 目录：名 -> 内容(文件字符串 或 子目录对象)
  }
  // 解析路径：按 / 逐级进入目录
  _resolve(path) {
    const parts = path.split('/').filter(Boolean)
    let cur = this.dir
    for (let i = 0; i < parts.length - 1; i++) {
      cur = cur[parts[i]] // 进入子目录
      if (typeof cur !== 'object') throw new Error('路径不存在: ' + parts[i])
    }
    return { parent: cur, name: parts[parts.length - 1] }
  }
  write(path, content) {
    const { parent, name } = this._resolve(path)
    parent[name] = content // 文件就是一段字符串
  }
  mkdir(path) {
    const { parent, name } = this._resolve(path)
    parent[name] = {}
  }
  read(path) {
    const { parent, name } = this._resolve(path)
    return parent[name]
  }
}

// 调用示例
const d = new DirFS()
d.mkdir('/a'); d.mkdir('/a/b')
d.write('/a/b/c.txt', 'hello')
console.log(d.read('/a/b/c.txt')) // hello

FAT（文件分配表）：用一张"链表索引表"记录每个块的下一个块号（块 5 → 块 9 → 块 2 → 结束），适合顺序读、实现简单（早期 DOS/SD 卡常用）。对比 inode 的"直接记录所有块指针"，FAT 随机访问稍弱但元数据极小。

名词解释

目录树（Directory Tree）：以树形组织的命名空间，根是 /，每个目录节点指向子文件/子目录。路径解析就是树的深度优先查找。
路径解析（Path Resolution）：把 /a/b/c 拆成节点序列逐层查找，遇到不存在的目录即报错。绝对路径从根开始，相对路径从当前目录开始。
FAT（文件分配表）：一种用"块号链表"管理文件占用的方案；每个块在表里记下"下一个块号"，链式串联文件所有块。

课后练习

目录和普通文件在文件系统里本质区别是什么？
- 答案：几乎没区别——目录也是文件，只是它的"内容"是一张"子项名→位置"的映射表；普通文件内容是用户数据。内核按标志位区分两者。
FAT 的"链式块"相比 inode "块指针数组"有什么优劣？
- 答案：FAT 元数据小、适合顺序读、实现简单；但随机跳转第 N 块要沿链走 N 步，且断链（坏块）会丢后半段；inode 直接数组索引随机访问更快，但大文件需多级索引。

总结

目录树与路径解析，是把"文件路径"从日常习惯变成可计算结构的最后一课。你会惊讶地发现，目录本质上"只是一种特殊的文件"——它的内容是一张名字到位置的表。打开 /a/b/c 不过是在树上做深度优先查找。FAT 与 inode 的对比则展示了文件系统设计的两种哲学：FAT 用一张全局链表表记录块的先后，简单省元数据，适合嵌入式/SD 卡；inode 直接持有所有块指针，随机访问快，是现代 Unix/Linux 的主流。我特别想强调：看似高深的"文件系统"，核心抽象就三个——块（存数据）、索引（找块）、命名（树）。理解了它们，你看 cp/mv（其实只是改目录项或块指针）、看 Docker 镜像层、看数据库页文件，都能映射到这套模型。文件系统不是魔法，是你已经亲手实现过三遍的思想。