索引分配

FAT的限制

现有技术的局限性导致新技术的发展。 到目前为止,我们已经看到了各种分配方法; 他们都有几个优点和缺点。

文件分配表尽量解决尽可能多的问题,但会导致一个缺点。 块的数量越多,FAT的大小就越大。

因此,我们需要为文件分配表分配更多空间。 由于文件分配表需要被缓存,因此不可能在缓存中具有尽可能多的空间。 在这里我们需要一种可以解决这些问题的新技术。

索引分配方案

索引分配方案不是维护所有磁盘指针的文件分配表,而是将所有磁盘指针存储在一个称为索引块的块中。 索引块不包含文件数据,但它保存指向分配给该特定文件的所有磁盘块的指针。 目录条目将只包含索引块地址。

优点

  • 支持直接访问
  • 坏数据块会导致只有该块的丢失。

缺点

  • 坏索引块可能导致整个文件丢失。
  • 文件的大小取决于指针块的数量,索引块可以容纳。
  • 有一个小文件的索引块完全是浪费。
  • 更多的指针开销

### 索引文件与索引分配的区别和联系 #### 区别 1. **定义上的差异** 索引文件是一种数据结构,用于存储文件的逻辑块号与磁盘块号之间的映射关系[^2]。它通常是一个表,记录了文件中每个逻辑块对应的物理磁盘块的位置。 索引分配则是操作系统中的一种文件分配方式,通过使用索引文件来管理文件在磁盘上的存储位置[^3]。索引分配的主要目的是解决连续分配和链式分配的缺陷,提供更灵活的文件管理和随机访问能力。 2. **功能侧重点不同** 索引文件主要关注如何快速定位文件的物理存储位置,优化查询效率。而索引分配则是一种机制,决定了文件如何被分配到磁盘上,并通过索引文件实现对文件的高效管理。 3. **实现细节上的差异** 索引文件可以是简单的线性表,也可以是复杂的树形结构(如B+树)。其内容是逻辑块号到物理块号的映射关系[^4]。 索引分配则涉及具体的实现方式,例如直接索引、一级间接索引、二级间接索引等,这些方式决定了索引文件的规模和访问磁盘的次数[^3]。 #### 联系 1. **依赖关系** 索引分配依赖于索引文件来实现。索引文件是索引分配的核心组成部分,没有索引文件,索引分配无法完成对文件的管理。 2. **目标一致** 两者的目标都是提高文件访问效率。索引文件通过建立逻辑与物理地址的映射减少查找时间,索引分配则通过合理的分配策略减少磁盘访问次数[^4]。 3. **共同作用于文件系统** 在文件系统中,索引文件和索引分配共同协作,确保文件能够被高效地存储和访问。例如,在Unix/Linux系统中,inode(索引节点)就是一种索引文件,它记录了文件的元信息以及指向数据块的指针,从而实现了索引分配的功能[^5]。 ```python # 示例:索引分配中的直接索引和间接索引 class IndexBlock: def __init__(self, block_size=1024, entry_size=4): self.entries_per_block = block_size // entry_size # 每个索引块能存放的索引项数 self.block_size = block_size self.entry_size = entry_size def calculate_index_blocks(self, file_size_kb): blocks_needed = file_size_kb // (self.block_size / 1024) direct_blocks = min(blocks_needed, self.entries_per_block) indirect_blocks = (blocks_needed - direct_blocks) // self.entries_per_block return direct_blocks, indirect_blocks index_block = IndexBlock() direct, indirect = index_block.calculate_index_blocks(65536) # 文件大小为64MB print(f"Direct Blocks: {direct}, Indirect Blocks: {indirect}") ```
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