linux文件系统文件系统结构虚拟文件系统

Posted 2021-05-18 行稳方能走远

摘自：linux文件系统及其目录结构、虚拟文件系统
作者：丶PURSUING
发布时间： 2021-02-15 09:33:29
网址：https://blog.csdn.net/weixin_44742824/article/details/113806239?spm=1001.2014.3001.5502

本文为学习笔记，整合课程内容以及部分文章，参考的原文链接如下：

文件系统目录结构板块：
参考：原文链接
作者：DreamDZhu

虚拟文件系统板块：
参考：原文链接。

作者：uestc-leon

目录

• 文件系统概述
• • 学术定义
  • 文件系统种类
  • 什么是分区
  • 简单理解windows和linux文件系统的区别
• 文件系统结构
• • /etc目录下可以设置开机启动程序
  • 切换为root超级用户
  • /proc目录举例
  • 绝对路径与相对路径
• 虚拟文件系统（Virtual File System）(VFS)
• • 是什么？
  • 有什么作用？
  • • EG1：`cp`指令的实现
    • EG2：从系统编程，从上层到底层来看

文件系统概述

学术定义

文件系统是操作系统用于明确存储设备的文件和数据结构，即在存储设备上组织文件的方法。

根分区/根目录

文件系统种类

文件的格式又有FAT，HFS，…

常见的：

vfat:boot (bootloader,kernel)
ext4:根目录
tmpfs：内存文件系统

比如，windows用的是NTFS。

树莓派的有

df -T

 

 
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什么是分区

windows对于分区的管理较为“随意”，因为其面向普通PC用户。C，D盘随意存放文件。
而linux较为严格，按照功能来分区，大多面向开发者。

嵌入式系统可分为4个区：

bootloader：启动代码
para：启动代码向内核传递参数的位置
kernel：内核分区
根分区/根目录：文件系统结构

简单理解windows和linux文件系统的区别

在windows下会有驱动器盘符（C，D，E等），某个文件确切的存在于某个盘符中，占用一段连续的存储空间。

在linux下没有盘符的概念，所有的文件都在根目录（/），通过cd /指令进入。（cd或者cd ~ 进入的是工作目录home）下。可以理解为所有文件都分散到整个磁盘上，你看到的同一个文件夹下内容可能来自于不同的分区。

文件系统结构

参考：原文链接
作者：DreamDZhu

要求熟悉且记忆。

在Linux系统中，目录被组织成一个单根倒置树结构，文件系统从根目录开始，用/来表示，是按照功能划分的。

/：根目录，位于Linux文件系统目录结构的顶层，一般根目录下只存放目录，不要存放文件，/etc、/bin、/dev、/lib、/sbin应该和根目录放置在一个分区中。

/bin : 提供用户使用的基本命令， 存放二进制命令，不允许关联到独立分区，OS启动会用到里面的程序。

/boot:用于存放引导文件,内核文件,引导加载器.

/sbin:管理类的基本命令，不能关联到独立分区，OS启动时会用到的程序（重要的命令通常处于bin，不重要的则安装在sbin）。

/lib:存放系统在启动时依赖的基本共享库文件以及内核模块文件. 系统使用的函数库的目录 也存放了大量的脚本库文件 ，程序在执行过程中，需要调用时会用到

/lib64:存放64位系统上的辅助共享库文件.

/etc： 系统配置文件存放的目录，该目录存放系统的大部分配置文件和子目录，不建议在此目录下存放可执行文件。

/etc目录下可以设置开机启动程序

为什么KTV的点歌机开机就是点歌界面，而不是linux的启动界面，通过配置更改。

例如要设置智能家居的程序，当芯片上电后自动运行，而不是还去拿电脑去开始运行。

• 复制可执行文件的绝对路径,例如

/home/pi/wiringPi/a.out

 

 
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• 粘贴到etc目录下的rc.local的exit 0之前。

要加超级用户权限，否则只能进行只读操作

sudo vi /etc/rc.local

 

 
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这里可以看到之前的开机自动配置ip地址的操作。

/home:普通用户主目录，当新建账户时，都会分配在此，建议单独分区，并分配额外空间用于存储数据。

/root: 系统管理员root的宿主目录，系统第一个启动的分区为/，所以最好将/root和/放置在一个分区下。

切换为root超级用户

如果我非要进去呢？(尝尝鲜看看就好)，通常是没有权限去更改root密码。树莓派玩玩罢了。

• 强制创建一个新密码

sudo passwd root

 

 
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• 获取root超级权限

su - root

 

 
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用ls可以发现/root下啥也看不到

删库跑路：直接干掉根目录（别尝试哈）

cd .. //回到上级目录 /

rm / -rf

切换回普通用户

su - pi

 

 
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/media:便携式移动设备挂载点目录.

/mnt:临时文件系统挂载点，比如设置的共享文件夹

/dev： 设备（device）文件目录，存放linux系统下的设备文件，访问该目录下某个文件，相当于访问某个设备，存放连接到计算机上的设备（终端、磁盘驱动器、光驱及网卡等）的对应文件 (b 随机访问，c 线性访问)

/opt:第三方应用程序的安装位置.

/srv： 服务启动之后需要访问的数据目录，存放系统上运行的服务用到的数据，如www服务需要访问的网页数据存放在/srv/www内。

/tmp:存储临时文件， 任何人都可以访问,重要数据一定不要放在此目录下。

/usr： 应用程序存放目录，/usr/bin 存放保证系统拥有完整功能而提供的应用程序， /usr/share 存放共享数据，/usr/lib 存放不能直接运行的，却是许多程序运行所必需的一些函数库文件，_/usr/local 存放软件升级包，第三方应用程序的安装位置，/usr/share/doc _系统说明文件存放目录。

/var ：放置系统中经常要发生变化的文件，如日志文件。/var/log 日志目录及文件./var/tmp:保存系统两次重启之间产生的临时数据.

/proc: 用于输出内核与进程信息相关的虚拟文件系统，目录中的数据都在内存中，如系统核心，外部设备，网络状态，由于数据都存放于内存中，所以不占用磁盘空间

/proc目录举例

• 可以在这个目录下查看cpu的更详细的信息

cat /proc/cpuinfo

 

 
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processor是核心，有n个就是n核cpu

• 也可以在这个目录下查看内存的相关信息

cat /proc/meminfo

 

 
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sys: 用于输出当前系统上硬件设备相关的虚拟文件系统.

/selinux：存放selinux相关的信息安全策略等信息.

绝对路径与相对路径

绝对路径 :以/开始，表示该文件从根目录开始的完整位置路径，必须以根开始。

相对路径 :不以/开始,指该文件相对于该目录的路径或某个目录的路径，不以根开始。可以作为一个简短的形式来指定一个文件名。

虚拟文件系统（Virtual File System）(VFS)

参考：原文链接。

作者：uestc-leon

是什么？

VFS是对各种文件系统的一个抽象，它为各种文件系统提供了一个通用接口

有什么作用？

文件对应的分区可能不一样，有的来自ext4,或者tmps。即为文件系统的类型可能不一样，数据存储的方式不一样，访问方式也就不一样，没办法做到操作统一化，给编程开发带来困难。

而虚拟文件系统的存在正是解决了这个问题：简化上层应用程序员的开发，不管是什么文件类型，磁盘还是设备，通通都是用open,read,write统一操作。

EG1：cp指令的实现

用户输入以下指令：

cp /floppy/TEST /tmp/test

 

 
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其中/floppy是MS-DOS磁盘的一个安装点，而/tmp是一个标准的第二扩展文件系统（second Extended Filesystom, Ext2）的目录。正如图（a）所示，VFS是用户的应用程序与文件系统实现之间的抽象层。因此，cp程序并不需要知道/floppy/TEST 和 /tmp/test是什么文件系统类型。相反，cp程序直接与VFS交互，这是通过Unix程序设计人员都熟悉的普通系统调用来进行的。cp的执行代码如图（b）所示：

EG2：从系统编程，从上层到底层来看

如果从分区的角度，串口操作的就是/dev；普通文件如 .config在ext4上；共享内存 tmpfs dev/shm…

之前所学的Linux系统编程，各种应用层的知识，vfs都提供了帮助。