Linux文件系统课后作业

1、某磁盘文件空间共有500个磁盘块,若用字长为32位的位示图管理磁盘，试问:

（1）位示图需要多少个字节?

（2）第i字节的第j位对应的块号是多少？

（1）500/32=15.625，需要16字节

（2）对应的盘块号为：32 * i + j

2、若盘块大小为4KB,块地址用4字节表示,文件系统采用索引组织方式,索引项0至索引项9为直接索引,索引项10为一级间接索引,索引项11为二级间接索引,索引项12为三级间接索引。若文件索引节点已在内存中,请计算读出文件以下位置处1500字节数据,需要读写多少个磁盘块?

（1）9000

（2）180000

（3）4200000

（1） 9000 / 4k= 2.197265625 位置9000位于索引项2

​ (9000 + 1500) /4k = 2.5634765625 位置(9000 + 1500)位于索引项2 则需要读写磁盘块1个

（2）180000/4k=43.9453125

​ (180000+ 1500)/4k = 44.3115234375 位于索引项10 需要读写磁盘块3个

（3）4200000 / 4k = 1,025.390625

​ (4200000+ 1500) / 4k = 1,025.7568359375 位于索引项10 需要读写磁盘块2个

3、某计算机系统采用如前面图4-24所示的位示图(行号、列号都从0开始编号)来管理空闲盘块。如果盘块从0开始编号,每个盘块的大小为1KB。

（1）现在要为文件分配两个盘块,试具体说明分配过程。

（2）若要释放磁盘的第1000盘块,应如何处理?

（3）假设全局数组变量short bm [N]表示的位示图已读入内存,写出返回一个空闲盘块号的分配函数alloc (),以及归还一个盘块b的回收函数int release (intb)的描述代码。

（1）寻找一个空闲磁盘块，挂到文件的磁盘块链尾，并修改文件的FCB。

（2）查找FAT，寻找第1000盘块的位置，删除该位置上的信息，并删除其他链接到这个位置的指针。

​ (3)

int alloc()
{
	for(int i = 0; i < N; i++)
        for(int j = 0; j < 16; j++)
        {
            if(!(bm[i] & 1 << j)
                return i*16 + j+1;
        }
    return -1;
}
               
int release (int b)
{
	int bx = b / 16;
    int by = b % 16;
    bm[bx] &= ~(1 << by);
    return 0;
}

4、假设磁盘上某系统的逻辑块和物理块的大小都为4KB,盘块号用4字节存者假设每个文件的属性信息已经在内存中。针对三种分配方法(连续分配、链接分配和索引分配),假设当前处在逻辑块10(最后访问的是逻辑块10),现在想访问逻辑块4,那么必须从磁盘上读多少个物理块?给出原因。

1（直接访问） 4（依次访问逻辑块） 2（先读取索引结点，再获得直接索引访问）

5、某文件系统的目录结构如图4-30所示,采用一体化目录,每个目录项占256B,磁盘块大小为512B。假设当前目录为根目录。

（1）文件Wang的路径是什么?

（2）系统需要读取哪几个目录文件后才能查到文件Wang?

（3）系统找到文件Wang,至少需要读几个磁盘块?

（4）给出一种加速文件查找速度的目录结构。

（1）/D/DC/DDC/Wang

（2）4个目录文件：/、/D、/D/DC、/D/DC/DDC

（3）7个

（4）采用分解式目录管理

6、考虑一个含有100个数据块的文件。假如文件控制块(和索引块,当用索引分配时)已经在内存中,逻辑块与物理块大小相同。当使用连续、链接、单级索引分配策略时,下列操作各需要多少次磁盘IO操作?假设在连续分配时,在开始部分没有扩张空间,但在结尾部分有扩张空间,并且假设待添加块的信息已在内存中。

（1）在开头增加一块。

（2）在中间增加一块

（3）在末端增加一块。

（4）在开头删除一块。

（5）在中间删除一块。

（6）在末端删除一块。

连续：101、51、1、99、49、0

链接：1、50、100、1、50、100

单级：1、1、1、0、0、0

7、考虑一个使用inode来表示文件的文件系统。磁盘块大小为8kb，指向磁盘块的指针需要4个字节。这个文件系统有12个直接磁盘块，以及单个、双和三重间接磁盘块。在这个文件系统中可以存储的文件的最大大小是多少?

8kb / 4b = 2048

8 * 12 + 8 * 2048 + 8 * 2048 * 2048 + 8 * 2048 * 2048 * 2048 = 68,753,047,648 kb

8、为什么文件分配的位图必须保存在大容量存储器上而不是在主存中?

在系统崩溃或者内存故障的情况下，文件分配的位图不会像存储在主存中那样丢失。

9、对比为顺序和随机文件访问分配磁盘块(连续、链接和索引)的三种技术的性能

顺序文件访问：连续>链接>索引

顺序文件访问：连续>索引>链接

10、使用FAT将文件块链接在一起的链接分配的变体有什么优点?

优点是，在访问存储在文件中间的块时，可以通过追踪存储在FAT中的指针来确定其位置，而不是以顺序方式访问文件的所有单个块以找到指向目标块的指针。大多数FAT都可以在内存中存储，因此可以通过内存访问来确定指针，而不必访问磁盘块。

11、如果一个索引节点为128B，磁盘块指针长4B，状态信息占用68B，每块大小为8KB，试问索引节点中有多大空间留给磁盘指针？使用直接、一次间接、二次间接和三次间接指针分别可表示多大文件？

留给磁盘指针的空间：128 - 68 = 60 B

直接索引个数：60 / 4 - 3 = 12个

直接索引：12 * 8KB = 96 KB

每个磁盘块可保持索引数：8KB / 4B = 2,048 个

一级索引：2048 * 8KB = 16,384KB

二级索引：2048 * 2048 * 8KB = 33,554,432KB

三级索引：2048 * 2048 * 2048 * 8KB = 68,719,476,736

12、考虑磁盘上的一个文件系统，该文件系统同时具有逻辑和物理功能块大小为512字节。假设关于每个文件的信息已经在内存中。对于这三种分配策略(连续、链接和索引)，请回答以下问题:

a.在这个系统中如何完成逻辑到物理的地址映射?(对于索引分配，假设一个文件总是小于512块。

b.如果我们当前在逻辑块10(最后访问的块是块10)，并且想要访问逻辑块4，必须从磁盘读取多少物理块?

a.连续分配：逻辑地址等于物理地址/盘块大小

链接分配：为整个磁盘或磁盘分区设置一个表，每个表项的序号与磁盘块号对应，其中保持文件下一个数据块（逻辑地址）所在的磁盘号。

​ 索引分配：文件前十条逻辑地址依次保持在直接索引快的盘块号上，接下来的一级索引，二级索引，三级索引依次可保持1024，1024 * 1024，1024*1024*1024条逻辑地址。

b.1 4 2

有些答案不太确定，希望各位大佬能帮忙指正一下有错误的地方