文件索引节点法

文件索引节点法（Inode法）是一种用于文件系统管理和文件存储的数据结构和管理方法。它通常用于类Unix操作系统，如Linux和macOS。下面是关于文件索引节点法的详细讲解：

  1. 什么是索引节点：

    • 在文件索引节点法中，每个文件和目录都与一个称为“索引节点”或“inode”的数据结构相关联。
    • 索引节点包含了关于文件或目录的元数据信息，例如文件类型、权限、所有者、文件大小、数据块指针等。

  2. 元数据信息：

    • 索引节点存储了有关文件的元数据信息，这些信息包括：
      • 文件类型：是文件、目录、符号链接等。
      • 文件权限：确定了谁可以访问文件以及如何访问。
      • 文件所有者：文件的创建者或所有者。
      • 文件大小：文件的实际大小（以字节为单位）。
      • 创建时间、修改时间和访问时间：文件的各种时间戳信息。
      • 链接计数：有多少个目录项链接到这个inode。

  3. 数据块指针：

    • 索引节点还包含了指向存储文件数据的数据块的指针。
    • 对于小文件，索引节点可能会包含直接指向数据的指针。
    • 对于大文件，索引节点可能会包含间接块指针，这些块指向存储数据块地址的间接块，然后再指向数据块。

  4. 文件系统的组织：

    • 文件系统通过索引节点表来组织文件和目录。
    • 索引节点表是一个具有唯一索引号的数组，每个索引节点都有一个唯一的索引号。
    • 目录中的文件名与相应的索引节点号关联。

  5. 优点：

    • 文件索引节点法具有高度的灵活性，可以支持各种文件和目录操作，包括链接、删除、权限管理等。
    • 它允许文件系统高效地组织和访问大量的文件和目录。

  6. 缺点：

    • 索引节点法会导致额外的存储开销，因为每个文件和目录都需要一个索引节点。
    • 在大量小文件的情况下，索引节点的开销可能会显著增加。

总之，文件索引节点法是一种用于管理文件和目录的高效且灵活的方法。它通过索引节点来存储文件的元数据信息和数据块指针，使文件系统能够有效地组织和管理文件。但需要注意，它可能会导致一些存储开销，特别是在大量小文件的情况下。

例题

例题1

某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设文件索引节点中有8个地址项iaddr[0]～iaddr[7]，每个地址项大小为4字节，其中地址项iaddr[0]～iaddr[4]为直接地址索引，iaddr[5]～iaddr[6]是一级间接地址索引，iaddr[7]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。若要访问iclsClient.dll文件的逻辑块号分别为1、518，则系统应分别采用（ ）。
upload successful
直接索引范围：1KB×5=5KB ，对应逻辑块号：0-4；
一级间接索引范围：(1KB/4B)×1KB×2=512KB ，对应逻辑块号：5-516；
二级间接索引范围：(1KB/4B)× (1KB/4B)×1KB=65536KB ，对应逻辑块号：517以及上。

例题2

某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设文件索引节点中有8个地址项iaddr[0]～iaddr[7]，每个地址项大小为4字节，其中地址项iaddr[0]～iaddr[5]为直接地址索引，iaddr[6]是一级间接地址索引，iaddr[7]是二级间接地址索引，磁盘索引块和磁盘数据块大小均为4KB。该文件系统可表示的单个文件最大长度是（ ）KB。若要访问iclsClient.dll文件的逻辑块号分别为6、520和1030，则系统应分别采用（ ）。
upload successful
直接索引范围：6×4KB=24KB ，对应逻辑块号：0-5；
一级间接索引范围：(4KB/4B)×4KB=4096KB ，对应逻辑块号：6-1029；
二级间接索引范围：(4KB/4B)× (4KB/4B)×4KB=4194304KB ，对应逻辑块号：1030以及上。
24KB + 4096KB + 4194304KB = 4198424KB

例题3

某文件系统文件存储采用文件索引节点法。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB，每个文件的索引节点中有8个地址项iaddr[0]～iaddr[7]，每个地址项大小为4字节，其中iaddr[0]～iaddr[5]为直接地址索引，iaddr[6]是一级间接地址索引，iaddr[7]是二级间接地址索引。如果要访问icwutil.dll文件的逻辑块号分别为0、260和518，则系统应分别采用（ ）。该文件系统可表示的单个文件最大长度是（ ）KB。
upload successful
直接索引范围：0-5，即对应0-5号盘块，共61KB=6KB。
一级间接索引范围：对应一个大小为1KB的索引盘块，共256（1KB/4B）个地址项，对应6-261号盘块，共2561KB=256KB。
二级间接索引范围：对应一个大小为1KB的一级索引盘块和256个大小为1KB的二级索引盘块，每个二级索引盘块有256个地址项对应256个盘块，所以整个二级间接索引对应65536个盘块，对应盘块为262-65797，共65536*1KB=65536KB。
所以该系统可表示的单个文件最大长度是：6+256+65536=65798KB。

例题4

假设文件系统采用索引节点管理，且索引节点有8个地址项iaddr[0]～iaddr[7]，每个地址项大小为4B，iaddr[0]～iaddr[4]采用直接地址索引，iaddr[5]和iaddr[6]采用一级间接地址索引，iaddr[7]采用二级间接地址索引。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB字节，文件File1的索引节点如下图所示。若用户访问文件File1中逻辑块号为5和261的信息，则对应的物理块号分别为（ ）；101号物理块存放的是（ ）。
upload successful
upload successful
本题考查操作系统文件管理方面的基础知识。
根据题意，磁盘索引块为1KB，每个地址项大小为4B，故每个磁盘索引块可存放1024/4=256个物理块地址。又因为文件索引节点中有8个地址项，其中5个地址项为直接地址索引，这意味着逻辑块号为0～4的为直接地址索引；2个地址项是一级间接地址索引，其中第一个地址项指出的物理块中是一张一级间接地址索引表，存放逻辑块号为5～260对应的物理块号，第二个地址项指出的物理块中是另一张一级间接地址索引表，存放逻辑块号为261～516对应的物理块号。经上分析，从图中不难看出，逻辑块号为5的信息应该存放在58号物理块中，逻辑块号为261的信息应该存放在187号物理块中。
由题中可知，iaddr[7]采用二级间接地址索引，且iaddr[7]中存放的物理块号为101。1个地址项是二级间接地址索引，这意味着该地址项指出的物理块中存放的是256个一级间接地址索引表，故101号物理块存放的是二级间接地址索引表。