Unix 理解Inodes的概念

我指的是关于inode的概念

我对以下部分感到困惑：

12个直接块指针

1个单间接块指针

1双间接块指针

1个三重间接块指针

现在图表显示每个指针是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位或64位指针

图表显示，每个指针{4字节/8字节}有一个数据块{8 KB}

• [询问]：这到底是怎么回事？i、 e.8*1024字节/8字节=1024字节？为8KB块设置8字节指针背后的逻辑是什么

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在给出答案之前，您应该了解文件系统的工作原理：

每当用户或程序按名称引用某个文件时，操作系统都会使用该名称查找相应的inode，从而使系统能够获取有关该文件的信息，以执行进一步的操作。也就是说，类Unix操作系统中的文件名仅是具有索引节点编号的表中的一个条目，而不是与文件直接关联（与Microsoft Windows系统等其他操作系统不同）。inode编号及其对应的inode保存在inode表中，这些表存储在文件系统中的战略位置，包括在其开头附近

第一个问题的答案是位空间覆盖了32位或64位的总和。简单地说，它是2^32，它足够大，可以定义所有这些变量。此外，为了进一步使用，它必须知道操作位的大小。在您的示例中，它们就是这样定义的

第二，每个指针（大小取决于磁盘容量）引用一个数据块（磁盘上有8KB，磁盘上有块），但请记住unix文件系统具有层次结构。指向许多其他表的表，最后一个表指向数据块

我提议你翻阅这本书，对理解这本书非常有用

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所指的指针是磁盘块地址-每个指针包含识别磁盘上块所需的信息。由于每个磁盘块至少为512字节（有时为4096或8192字节），使用32位地址，假设1/2 KiB块，磁盘最多可寻址512*4*10243=2 TiB（Tebibytes-更常见的称为TB）；随着块大小的增长，相应的大小也会变大（因此块大小为8 KiB时为32 TiB）。对于较大磁盘的寻址方案，您必须移动到较大的块大小或较大的磁盘地址，因此48位或64位地址可能是合理的

所以，回答Q1，32位是很多事情的常见大小。通常，当32位不再足够大时，下一个合理的大小是64位

回答问题2：

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

• 当文件变大时，磁盘驱动程序分配一个间接块，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，然后从间接块中找到所需块的地址。因此，它（名义上）需要两次读取才能获取数据，当然间接读取往往会缓存在内存中

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

• 如果文件变得更大，那么驱动程序将分配一个双间接块。双间接块中的每个指针都指向一个间接块。因此，您可以有2048个以上的间接块，每个间接块可以有效地指向16个MiB，从而可以存储高达32 GiB（大约）的文件

• 如果文件变得更大，那么驱动程序将分配一个三重间接块。三重间接块中的2048个指针都指向双块。因此，在32位地址的32位寻址方案下，最多可寻址64个TiB的文件。除此之外，在此之前您已经用完了磁盘地址（最大32 TiB，因为8 KiB块的32位地址）

因此，inode结构可以处理大于32位磁盘地址的文件

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我将把它作为一个练习留给读者，让他们看看64位磁盘地址是如何变化的。

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 

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非常感谢您的详细回复。你能给我解释一下计算方法吗：32位地址磁盘最多可寻址512*4*10243=2个TiB以上完成？？？@darkie15：假设每个磁盘地址都是一个块号。使用32位数字，您可以处理大约40亿个不同的块；这些块中的每一块都是1/2kib，因此您可以寻址大约2万亿字节，也就是2tib。