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题目
某文件系统的磁盘块大小为 4 KB，目录项由文件名和索引节点号构成，每个索引节点占 256 字节，其中包含直接地址项 10 个，一级、二级和三级间接地址项各 1 个，每个地址项占 4 字节。
该文件系统中子目录 stu 的结构如下图所示：stu 包含子目录 course 和文件 doc，course 子目录包含文件 course1 和 course2。各文件的文件名、索引节点号、占用磁盘块的块号也一并给出（其中文件 doc 占用的磁盘块号 x 为待求）。
请回答下列问题。
(1) 目录文件 stu 中每个目录项的内容是什么？
(2) 文件 doc 占用的磁盘块的块号 x 的值是多少？
(3) 若目录文件 course 的内容已在内存，则打开文件 course1 并将其读入内存，需要读几个磁盘块？说明理由。
(4) 若文件 course2 的大小增长到 6 MB，为了存取 course2 需要使用该文件索引节点的哪几级间接地址项？说明理由。
解析
（1）目录 stu 的目录项内容
题目已给出目录项的格式 ——「文件名 + 索引节点号」。从上面树结构看，stu 直接包含两个孩子：子目录 course 与文件 doc。查表得它们的索引节点号分别是 2 和 10，所以 stu 的目录文件内容是这两条目录项：
| 文件名 | 索引节点号 |
|---|---|
course | 2 |
doc | 10 |
编者注（易错点）：目录项里只有"文件名 + 索引节点号"这两个字段；文件具体存在哪个磁盘块、文件多大等等，统统由索引节点（inode）记录，不放在目录项里。把磁盘块号一起写进去就丢分了。
（2）求 x：文件 doc 的磁盘块号
观察表格里的索引节点号列：doc 与 course1 的索引节点号都是 10！
这是 Unix 类文件系统里的 硬链接：两个目录项（一个在 stu 下叫 doc，一个在 course 下叫 course1）指向同一个 inode，意味着它们是同一个文件的两个名字，在磁盘上只占同一份数据。所以 doc 占用的磁盘块号必然等于 course1 占用的磁盘块号：
编者注（易错点）：考场上看到两个文件 inode 号相同时不要犯怵——这就是硬链接，不是题目印错。判断"是不是同一个文件"，看 inode 号；判断"在哪个目录里能看到这个文件"，看目录项的归属。
（3）打开 course1 需要读几个磁盘块
题目说 course 目录文件的内容已经在内存，意味着我们已经能直接看到 course1 这条目录项 → 拿到 course1 的索引节点号 10。但要真正读出 course1 的内容，还差两步：
- 读 inode：根据 inode 号 10 算出该 inode 所在的磁盘块，把这个磁盘块从磁盘读进内存 —— 第 1 个磁盘块
- 读数据：在 inode 里查到 course1 的数据存在 30 号磁盘块，再把 30 号块读进内存 —— 第 2 个磁盘块
所以一共要读 2 个磁盘块。
编者注（易错点）：很多同学少算"读 inode"这一步，直接答 1 个块。要记住：目录项里只有 inode 号，没有数据块号；想知道数据块号必须先读 inode。
（4）course2 长到 6 MB，要用到哪几级间接地址项
Step 1：6 MB 文件占多少个磁盘块？
磁盘块大小 4 KB，所以：
Step 2：算每一级间接地址能管多少个磁盘块
每个磁盘块 4 KB = 4096 B，每个地址项 4 B，所以每个"间接块"能装：
| 寻址级别 | 能直接管理的磁盘块数 | 累计可达 |
|---|---|---|
| 直接地址项（10 个） | 10 | 10 |
| 一级间接地址项（1 个） | 1024 | 10 + 1024 = 1034 |
| 二级间接地址项（1 个） | 1024 × 1024 = 1 048 576 | 1034 + 1 048 576 ≈ 1.05M |
| 三级间接地址项（1 个） | 1024³ ≈ 10.7 亿 | 远远超出 |
Step 3：把 1536 套进区间
也就是说，1536 个磁盘块"装不下"在直接 + 一级间接里（前者只能管 1034 个），但装得下在加上二级间接以后。
结论：存取 course2 需要用到 直接地址项、一级间接地址项 和 二级间接地址项，不需要三级间接地址项。
编者注（易错点）：
- 不要漏算"直接地址项"——只要文件大小 > 0，前 10 块一定先用直接地址项填，下一级才接力。题目问"用到哪几级"时，直接地址项也算一级，不能漏。
- 不要把"够装下"等同于"刚好用完"——虽然 1536 < 1 049 610 远没填满二级间接的容量，但只要超过了一级的上限，二级就必须启用。