我在多级分页中也遇到了同样的困惑。对于索引节点，我们有指向数据块的直接和间接指针。然而，对于小文件，我们更喜欢使用间接指针，因为它们可以为我们的目的存储更多的指针。
但是，为什么在一层按顺序存储直接指针会消耗更多的数据，而使用间接指针则消耗更少的数据呢？当然，所有指针都必须存在于文件系统中的某个位置，并且占用相同数量的空间，不是吗？这个额外的空间从哪里来？
这是我的想法的一个例子：如果我有 10 个直接指针和 2 个间接指针，每个指针分别指向 128 和 128^2 指针，那么消耗的总大小是否与 10 + 128 + 128^2 相同直接指针？如果没有，如何节省空间？
作为一个附带问题，索引节点的典型大小是多少？为什么索引节点的大小会有所不同？
答案1
inode 级别的原始层次结构大致如下：
你可以直接在 inode 中存储一个或几个块号。这意味着您要为索引节点多使用几个字节，但对于小文件，您不必分配一个完整的块，该块大部分是空的。
下一级是一个间接寻址：您分配一个块来存储块指针。 inode 中仅存储该间接块的地址。这不会以某种方式使用“更少的空间”，并且大多数文件系统，甚至是早期的文件系统，都是这样工作的（在索引节点/文件名附近有一个指针，该指针指向一个块，该块存储文件的块号）。
但是当这个区块的空间用完时你该怎么办？您必须分配另一个块，但是您在哪里存储对此块的引用？您可以只将这些引用添加到索引节点，但为了存储更大的文件，索引节点会变大。并且您需要较小的索引节点，以便尽可能多的索引节点可以放入单个块中（更少的磁盘访问来读取更多的索引节点）。
因此，您使用两级间接块：您只需添加一指向 inode 的指针，那么就有一个完整的块来存储指向间接块的指针，间接块存储文件本身的块地址。
依此类推，您可以添加更高级别的间接块，或者在某个阶段停止，直到达到所需结构的文件可能的最大大小。
因此，重点不是“总共使用更少的空间”，而是“使用一种有效使用块的方案来实现文件大小的预期分布，即许多小文件，一些较大的文件和很少的大文件”。
另一方面，页表的工作方式却截然不同。
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回答评论中的问题：
数据块具有固定大小（最初为 512 字节，IIRC），它是底层硬盘块大小的倍数。所以数据块大小不能“减少”。
正如我在上面尝试描述的，让 inode 不占用太多空间的全部目的是使索引节点访问速度更快（或者，让缓存 inode 占用更少的内存——当时，当带有 inode 的 unix 文件系统被发明时，计算机有一个很多内存比今天少）。它是不是关于以某种方式总共节省空间。正如您自己所说，所有内容都必须存储在某个地方，如果它没有使用位置 X 的空间，它将使用位置 Y 的空间。
仅仅向 inode 添加可变数量的块指针是不切实际的，因为 inode 必须占用固定量的空间 - 您要使用 inode 编号来计算块地址以及 inode 信息所在的块内的偏移量存储。如果每个 inode 都有不同的大小，则无法做到这一点。所以一定有一些间接形式。
页表的工作方式不同，因为硬件以不同的方式实现它们 - 就是这样。层次结构具有固定的深度，始终相同（尽管有时是可配置的）。虽然从磁盘读取块的速度很慢，但这对于页表来说并不重要。因此设计问题完全不同。