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2018年11月第3题
#第二版教材
#必须掌握

某文件系统采用多级索引结构, 若磁盘块的大小为4KB,每个块号需占4B,那么采用二级索引结构时的文件最大长度可占用(__)个物理块。

问题(1)
浓缩知识点

多级索引是为解决单级索引无法支持大文件存储的问题设计的,核心是通过多层层级的索引块拓展可指向的数据块数量。以磁盘块大小4KB、块号占4B的场景为例,单个索引块可存储的块号数为4096字节除以4字节,即1024个。一级索引里索引块直接指向数据块,最多支持1024个数据块;二级索引则是一级索引块存储指向二级索引块的指针,每个二级索引块同样能指向1024个数据块,因此二级索引能支持的最大文件对应物理块数为1024×1024个。以此类推,三级索引可支持1024³个物理块,索引层级越多,能容纳的最大文件规模就越大,这类结构常应用于需要存储大文件的文件系统中。

正确答案
B

本题考察的是多级索引结构的文件系统设计原理。
多级索引结构是为了克服单级索引结构(即直接索引)在大文件存储时的问题,特别是在文件很大的情况下。通过使用多级索引,可以将索引链条扩展,以支持大文件的存储。

  1. 磁盘块大小为4KB,每个块号占4B(即1个块号占用4个字节)。因此,每个磁盘块的大小是4KB = 4096字节。
  2. 一级索引:在一级索引中,每个索引块存储指向数据块的指针。由于每个块号占4B,因此一个索引块可以存储 4096B / 4B = 1024个指针。
  3. 二级索引:二级索引的核心是,一级索引存储的是指向二级索引块的指针,而二级索引块存储的是指向实际数据块的指针。由于二级索引块和一级索引块大小一样,也是4KB,可以存储1024个指针。
    最大文件长度计算:二级索引中,每个索引块存储1024个指针。每个一级索引块指向1024个二级索引块,而每个二级索引块又指向1024个数据块。因此,最大文件长度可以是:1024(一级索引块数量) × 1024(每个二级索引块的指针数量) = 1024 × 1024个物理块。
    因此,文件最大长度1024 × 1024 个物理块。
    正确答案为 B. 1024×1024。
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