Каким образом осуществляется запись на жесткий диск?

Как они решают? Я об этом и спрашивал.
Если я записал файл, удалил его и снова записал файл - то где он будет располагаться? Физически на том же месте? А если сделать так два раза?
Решения однотипные, подчиняются логике или зависят от других случайных условий?

Евгений Иванов, если файл небольшой - то вся ваша возня, скорее всего, отразится исключительно в кэше. Ни один сектор на диске не пострадает ;)

Евгений Иванов, Зависит от конкретной файловой системы.
FAT - свободные кластеры маркируются нулями в таблице кластеров. Поиск всегда с начала таблицы.
FAT32 - свободные кластеры маркируются нулями в таблице кластеров. Поиск с места, на котором остановился последний поиск.
exFAT - свободные кластеры маркируются нулями в битовой таблице кластеров. Сначала идёт попытка найти непрерывное место, достаточное для целого файла, если не получилось, то просто выделение кластеров.
ext3 - поиск начинается с кластеров, ближайших к кластерам, занятым каталогом. Если таких нет, то поиск идёт по другим кластерам.
ext4 - аналогично ext3, но пытается выделить непрерывную группу кластеров.

Евгений Иванов,

Как они решают?

Вы про какую файловую систему? Вот тут https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_файловых_систем в списке я насчитал 72 файловых системы. Если вы про одну из линуксовых, то там исходники доступны, можно скачать, потратить некоторое время на разбор исходников и понять "Как они решают". Если же речь идёт про виндовозную NTFS, то исходники вы не найдёте, значит на ваш вопрос ответит [правильно и точно] только один из тех программистов Microsoft, которые [сто лет назад] писали драйвер NTFS.

Rsa97, Забыли NTFS с ее транзакционной записью )

ThunderCat, Лень было искать. ФС много, вариантов тоже. Я ещё CP/M-овские помню, где файл определялся записью "первый сектор : количество секторов" и был строго непрерывным. После удаления файла на его место можно было записать другой, но такого же или меньшего размера. Возникали лакуны между файлами. Для освобождения места приходилось запускать отдельную утилиту, которая перемещала все файлы друг за другом без лакун, создавая в конце цельный пустой участок диска.

Rsa97, угу, еще спектрумовскую кассету тогда надо вспомнить как фс )

ThunderCat, И перфокарты! Всенепременнейше перфокарты!
Вся файловая система в шкафах, перемещение файлов - вручную, удаление - в мусорную корзину, выделение места под новые файлы - куда стопка карт влазит.

Rsa97, эх, где моя коллекция фильмов на арвиде... с блэкджеком и дамами...

Евгений Иванов,

Если я записал файл, удалил его и снова записал файл - то где он будет располагаться?

После удаления файл будет располагаться там же где и был - он не удаляется, удаляется только запись о его расположении в ФС и место которое он занимает помечается свободным.

В ФС есть битовая карта свободного места.
При любой записи выбирается подходящее место из этой карта по алгоритму - алгоритмов по которым идет выбор множество разных, это зависит и от ФС, и от ситуации.
ФС старается по возможности минимально дефрагментировать файлы, так же там могут работать другие механизмы - например теневое копирование, дедупликация, и подобное которые кардинально меняют схему работы.

Решения однотипные, подчиняются логике или зависят от других случайных условий?

Решения везде разные, подчиняются сложной логике, и независимому наблюдателю зачастую кажутся случайными, ибо не зная четко алгоритм работы конкретной ФС в конкретной ситуации трудно прогнозировать и понимать ее текущие действия.