理解Inodes的概念

Question

我指的是关于Inodes概念的链接

我对部分感到困惑:

1. 12个直接块指针
2. 1个单个间接块指针
3. 1个双重间接块指针
4. 1个三重间接块指针

现在图表说每个指针都是32/64位.

• [查询]:为什么以及如何推断这些值？我的意思是为什么只有32或64位指针？

该图表示,每个指针的一个数据块{8 KB} {4字节/ 8字节}

• [查询]:这实际上是如何实现的？即8*1024字节/ 8字节= 1024字节？为8KB块提供8字节指针的逻辑是什么？

Answer 1

最大文件大小的示例计算

* Assume that there are 10 direct pointers to data blocks, 1 indirect pointer, 1 double indirect pointer, and 1 triple indirect pointer
* Assume that the size of the data blocks is 1024 bytes = 1Kb, i.e., BlockSize = 1Kb
* Assume that the block numbers are represented as 4 byte unsigned integers, i.e., BlockNumberSize = 4b
* Some data blocks are used as index blocks. They store 1024 bytes / 4 bytes/entry = 256 entries
* Maximum number of bytes addressed by 10 direct pointers is

    = Number of direct pointers * Blocksize 
    = 10 * 1Kb
    = 10Kb


* Maximum number of bytes addressed by single indirect pointer is

    = NumberOfEntries * BlockSize
    = (Blocksize / BlockNumberSize) * BlockSize
    = (1Kb / 4b) * 1Kb
    = 256 * 1Kb
    = 256Kb


* Maximum number of bytes addressed by double indirect pointer is

    = NumberOfEntries^2 * BlockSize
    = (Blocksize / BlockNumberSize)^2 * BlockSize
    = (1Kb / 4b)^2 * 1Kb
    = (2^10 / 2^2)^2 * (2^10b)
    = (2^8)^2 * (2^10)b
    = (2^16) * (2^10)b
    = 2^6 * 2^20 b
    = 64 Mb


* Maximum number of bytes addressed by triple indirect pointer is

    = NumberOfEntries^3 * BlockSize
    = (Blocksize / BlockNumberSize)^3 * BlockSize
    = (1Kb / 4b)^3 * 1Kb
    = (2^10 / 2^2)^3 * (2^10b)
    = (2^8)^3 * (2^10)b
    = (2^24) * (2^10)b
    = 2^4 * 2^30 b
    = 16 Gb


* Maximum file size is 16Gb + 64Mb + 266Kb 

Answer 2

引用的指针是磁盘块地址 - 每个指针包含识别磁盘上块的必要信息.由于每个磁盘块至少为512字节(有时为4096或8192字节),因此使用32位地址磁盘可以处理高达512*4*1024 ³ = 2 TiB(Tebibytes - 通常称为太字节),假设为1/2 KiB块; 随着块大小的增加,相应地变大(因此,在8 KiB块大小时为32 TiB).对于较大磁盘的寻址方案,您必须转移到更大的块大小或更大的磁盘地址 - 因此48位或64位地址可能是合理的.

因此,为了回答Q1,32位是许多事情的常见尺寸.通常,当32位不再足够大时,下一个合理的大小是64位.

回答Q2:

• 对于8 KiB数据块,如果文件是96 KiB或更小,则它在磁盘上使用12个或更少的块,并且所有这些块地址直接存储在inode本身中.

• 当文件变大时,磁盘驱动程序会分配一个间接块,并将其记录在inode中.当驱动程序需要获取块时,它会将间接块读入内存,然后从间接块中查找所需块的地址.因此,它需要(名义上)两次读取来获取数据,但是当然间接地往往会缓存在内存中.

• 使用8 KiB块大小和4字节磁盘地址,您可以在单个间接块中容纳2048个磁盘地址.因此,对于从96 KiB + 1字节到16 MiB左右的文件,只有一个间接块.

• 如果文件增长仍然更大,则驱动程序将分配双重间接块.双间接块中的每个指针指向单个间接块.因此,您可以拥有2048个以上的间接块,每个块可以有效地指向16 MiB,从而可以存储高达32 GiB(大约)的文件.

• 如果文件变大,则驱动程序会分配三重间接块.三重间接块中的每个2048指针指向一个双块.因此,在具有32位地址的32位寻址方案下,可以解决高达约64 TiB的文件.除非您在此之前耗尽了磁盘地址(由于32位地址到8 KiB块,最大值为32 TiB).

因此,inode结构可以处理大于32位磁盘地址可以处理的文件.

我将把它作为练习让读者看看64位磁盘地址的变化.