Linux文件管理

Posted 2021-03-03 dadadezhang

1文件系统目录结构

1.1文件系统的目录结构

• 文件和目录被组织成一个单根倒置树结构

• 文件系统从根目录下开始，用“/”表示

• 根本件系统（rootfs）:root filesystem

• 标准Linux文件系统（如：ext4），文件名称大小写敏感。

• 以.开头的文件为隐藏文件

• 路径分隔的/

• 文件名最长255个字节

• 包括路径在内文件名称最长4095个字节

• 蓝色表示目录 绿色表示可执行文件 红色表示压缩文件

• 除了斜杠和NUL，所有字符都有效。但使用特殊字符的目录名和文件不推荐使用，有些字符需要用引号来引用

• 每个文件都有两类相关数据：元数据：metadata，即属性，数据：data，即文件内容

Linux的文件系统分层结构：FHS Filesystem Hierarchy Standard

1.2 常见的文件系统目录功能

/boot：引导文件存放目录，内核文件（vmlinuz）、引导加载器（bootloader,grub）都存放于此目录
/bin：所有的用户使用的基本命令；不能关联至独立分区，OS启动即会用到的程序
/sbin：管理类的基本命令；不能关联至独立分区，OS启动即会用到的程序
/lib：启动时程序依赖的基本共享库文件以及内核模块文件（lib/modules）
/lib64：专用于x86_64系统上的辅助共享库文件存放位置
/etc：配置文件目录
/home/USERNAME：普通用户家目录
/root：管理员的家目录
/media：便携式移动设备挂载点
/mnt：临时文件系统挂载点
/dev：设备文件及特殊文件存储位置
b：block device，随机访问
c：character device，线性访问
/opt：第三方应用程序的安装位置
/srv：系统上运行的服务用到的数据
/tmp：临时文件存储位置
/usr：universal shared,read-only data
bin：保证系统拥有完整功能而提供的应用程序
sbin：
lib:32位使用
lib64：只存在64位系统
include：C程序的头文件（header files）
share：结构化独立的数据，例如doc，man等
local：第三方应用程序的安装位置
bin,sbin,lib,lib64,etc,share
/var：variable data files
cache：应用程序缓存数据目录
lib：应用程序状态信息数据
local：专用于为/usr/local的应用程序存储可变数据
lock：锁文件
log：日志目录及文件
opt：专用于为/opt下的应用程序存储可变数据
run：运行中的进程相关数据，通常用于存储进程pid文件
spool：应用程序数据池
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
/sys：用于输出当前系统上硬件设备相关信息虚拟文件系统
/selinux：security enhanced linux，selinux相关的安全策略等信息的存储位置

1.3应用程序的组成部分

二进制程序：/bin,/sbin,/usr/bin,/usr/sbin,/usr/local/bin,/usr/local/sbin
库文件：/lib,/lib64,/usr/lib,/usr/llib64,/usr/local/lib,/usr/local/lib64
配置文件：/etc,/etc/DIRECTORY,/usr/local/etc
帮助文件：/usr/share/man,/usr/share/doc,/usr/local/share/man,/usr/local/share/doc

1.4 CentOS 7以后版本目录结构变化

• /bin和/usr/bin
• /sbin和/usr/sbin
• /lib和/usr/lib
• /lib64和/usr/lib64

1.5 Linux下的文件类型

• • 普通文件
• d 目录文件directory
• b 块设备block
• c 字符设备character
• l 符号链接文件link
• p 管道文件pipe
• s 套接字文件socket

2 文件操作命令

2.1 显示当前工作目录

每个shell和系统进程都有一个当前的工作目录 CWD:current work directory
显示当前shell CWD的绝对路径
pwd命令: printing working directory

• -P 显示真实物理路径
• -L 显示链接路径（默认）
  注：此处选项为大写字母。

[root@CentOS8 ~]# pwd
/root
[root@CentOS8 ~]# cd /data
[root@CentOS8 data]# pwd
/data
[root@CentOS8 data]# cd /bin
[root@CentOS8 bin]# pwd
/bin
[root@CentOS8 bin]# ll /
total 2140
lrwxrwxrwx.   1 root root       7 May 11  2019 bin -> usr/bin
dr-xr-xr-x.   6 root root    4096 Mar 16 22:24 boot
drwxr-xr-x.   4 root root      33 Mar 22 23:42 data
drwxr-xr-x.  19 root root    3260 Mar 24 08:53 dev
drwxr-xr-x. 138 root root    8192 Mar 24 08:53 etc
drwxr-xr-x.   3 root root      16 Mar 16 22:22 home
lrwxrwxrwx.   1 root root       7 May 11  2019 lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx.   1 root root       9 May 11  2019 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x.   2 root root       6 May 11  2019 media
drwxr-xr-x.   3 root root      18 Mar 16 22:19 mnt
drwxr-xr-x.   2 root root       6 May 11  2019 opt
dr-xr-xr-x. 294 root root       0 Mar 24 08:53 proc
dr-xr-x---.  18 root root    4096 Mar 24 09:04 root
drwxr-xr-x.  40 root root    1200 Mar 24 08:53 run
lrwxrwxrwx.   1 root root       8 May 11  2019 sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x.   2 root root       6 May 11  2019 srv
dr-xr-xr-x.  13 root root       0 Mar 24 08:53 sys
-rw-r--r--.   1 root root 2160867 Mar 22 16:52 @System.solv
drwxr-xr-x.   4 root root      32 Mar 22 23:55 testdir
drwxrwxrwt.  21 root root    4096 Mar 24 09:03 tmp
drwxr-xr-x.  12 root root     144 Mar 16 22:17 usr
drwxr-xr-x.  21 root root    4096 Mar 16 22:23 var
[root@CentOS8 bin]# pwd -P
/usr/bin

2.2 绝对和相对路径

• 绝对路径
  以正斜杠/ 即根目录开始
  完整的文件的位置路径
  可用于任何想指定一个文件名的时候
• 相对路径名
  不以斜线开始
  一般情况下，是指相对于当前工作目录的路径，特殊场景下，是相对于某目录的位置(如建立软链接时是相对于软链接所在目录的位置)
  可以作为一个简短的形式指定一个文件名
  基名：basename，只取文件名而不要路径
  目录名：dirname，只取路径，不要文件名
  范例：

[root@CentOS8 bin]# basename /etc/sysconfig/network
network
[root@CentOS8 bin]# dirname /etc/sysconfig/network
/etc/sysconfig
[root@CentOS8 bin]# cd
[root@CentOS8 ~]# dirname /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
/etc/sysconfig/network-scripts
[root@CentOS8 ~]# basename /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
ifcfg-eth0

2.3 更改目录

命令 cd ： change directory 改变目录
选项：-P 切换至物理路径，而非软链接目录
可以使用绝对或相对路径

• 切换至父目录： cd ..
• 切换至当前用户主目录： cd
• 切换至以前的工作目录： cd -
  范例：

[root@CentOS8 ~]# cd /etc/sysconfig
[root@CentOS8 sysconfig]# pwd
/etc/sysconfig
[root@CentOS8 sysconfig]# cd ../../data
[root@CentOS8 data]# pwd
/data
[root@CentOS8 data]# cd /bin
[root@CentOS8 bin]# pwd
/bin
[root@CentOS8 bin]# cd -P /bin
[root@CentOS8 bin]# pwd
/usr/bin
[root@CentOS8 bin]# 

相关的环境变量：

• PWD：当前目录路径
• OLDPWD：上一次目录路径

2.4 列出目录内容

ls 命令可以列出当前目录的内容或指定目录
用法：

ls [options] [files_or_dirs]

常见选项：

• -a 包含隐藏文件
• -l 显示额外的信息
• -R 目录递归 recursive遍历每一个子目录
• -ld 目录和符号链接信息
• -1 文件分行显示
• -S 按从大到小排序
• -t 按mtime排序
• -u 配合-t选项，显示并按atime从新到旧排序
• -U 按目录存放顺序显示
• -X 按文件后缀排序
  注：ls查看不同后缀文件时的颜色由/etc/DIR_COLORS和@LS_COLORS变量定义

2.5 查看文件状态 stat

文件相关信息：metadata, data
每个文件有三个时间戳：

• access time 访问时间，atime，读取文件内容
• modify time 修改时间，mtime，改变文件内容（数据）
• change time 改变时间，ctime，元数据发生改变

[root@CentOS8 ~]# stat /etc/passwd
  File: /etc/passwd
  Size: 2468      	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 802h/2050d	Inode: 135064198   Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: system_u:object_r:passwd_file_t:s0
Access: 2020-03-24 08:53:08.289922056 +0800
Modify: 2020-03-22 16:52:23.952026922 +0800
Change: 2020-03-22 16:52:23.952026922 +0800
 Birth: -

2.6 确定文件内容

文件可以包含多种类型的数据，使用?le命令检查文件的类型，然后确定适当的打开命令或应用程序使用
格式：

file [options] <filename>...

常用选项:

• -b 列出文件辨识结果时，不显示文件名称
• -f ?lelist 列出文件?lelist中文件名的文件类型
• -F 使用指定分隔符号替换输出文件名后默认的”:”分隔符
• -L 查看对应软链接对应文件的文件类型
• --help 显示命令在线帮助
  注：在Linux内文档里保存文字回车和换行用一个换行字符代替，以节省存储空间。

2.7 文件通配符模式wildcard pattern

文件通配符可以用来匹配符合条件的多个文件，方便批量管理文件
通配符采用特定的符号，表示特定的含义，此特定符号称为元meta字符
常见的通配符如下：

*        匹配零个或多个字符，但不匹配“.”开头的文件，即隐藏文件
？       匹配任何单个字符
~        当前用户家目录
~mage    用户mage家目录
~+和.    当前工作目录
~-       前一个工作目录
[0-9]    匹配数字范围
[a-z]    字母
[A-Z]    字母
[wang]   匹配列表中的任何的一个字符
[^wang]  匹配列表中的所有字符以外的字符

另外还有在Linux系统中预定义的字符类：man 7 glob

[:digit:]：任意数字，相当于0-9
[:lower:]：任意小写字母，表示a-z
[:upper:]：任意大写字母，表示A-Z
[:alpha:]：任意大小写字母
[:alnum:]：任意数字或字母
[:blank:]：水平空白字符
[:space:]：水平或垂直空白字符
[:punct:]：标点符号
[:print:]：可打印字符
[:cntrl:]：控制（非打印）字符
[:graph:]：图形字符
[:xdigit:]：十六进制字符

2.8 创建空文件和刷新时间

touch命令可以用来创建空文件或刷新文件的时间
格式：

touch [OPTION]... FILE...

选项说明：

• -a 仅改变atime和ctime
• -m 仅改变mtimehe ctime
• -t [[CC]YY]MMDDhhmm[.ss] 指定atime和mtime的时间戳
• -c 如果文件不存在，则不予创建

2.9 复制文件和目录

利用cp(copy)命令可以实现文件或目录的复制
格式：

cp [OPTION]... [-T] SOURCE DEST
cp [OPTION]... SOURCE... DIRECTORY
cp [OPTION]... -t DIRECTORY SOURCE...

常用选项

• -i 如果目标已存在，覆盖前提示是否覆盖
• -n 不覆盖，注意两者顺序
• -r,-R 递归复制目录及内部的所有内容
• -a 归档，相当于-dR --preserv=all，常用于备份功能
• -d --no-dereference --preserv=links 不复制原文件，只复制链接名
• --preserv[=ATTR_LIST]
  mode：权限
  ownership；属主属组
  timestamp：
  links
  xattr
  context
  all
• -p 等同--preserv=mode,ownership,timestamp
• -v --verbose
• -f --force
• -u --update 只复制源比目标更新文件或目标不存在的文件
• -b 目标存在，覆盖前先备份，默认形式为filename~，只保留最近的一个备份
• --backup=numbered 目标存在，覆盖前先备份加数字后缀，形式为filename._#，可以保留多个版本

源目标 | 不存在 |存在且为文件 |存在且为目录
--|:--??:--:
一个文件|新建DEST，并将SRC中内容填充到DEST中|将SRC中的内容覆盖至DEST中 注意数据丢失风险！建议用-i选项|在DEST下新建与原文件同名的文件，并将SRC中内容填充至新文件中
多个文件|提示错误|提示错误|在DEST下新建与原文件同名的文件，并将原文件内容复制进新文件中
目录须使用-r选项|创建指定DEST同名目录，复制SRC目录中所有文件至DEST下|提示错误|在DEST下新建与原目录同名的目录，并将SRC中内容复制至新目录中

2.10 移动和重命名文件

mv命令可以实现文件或目录的移动和改名
同一分区移动数据，速度很快：数据位置没有变化
不同分区移动数据，速度相对慢：数据位置发生了变化
格式：

mv [OPTION]... [-T] SOURCE DEST
mv [OPTION]... SOURCE... DIRECTORY
mv [OPTION]... -t DIRECTORY SOURCE...

常用选项：

• -i 交互式
• -f 强制
• -b 目标存在，覆盖前先备份
  利用rename可以批量修改文件名
  格式：
  rename [OPTIONS] <expression> <replacement> <file>...

2.11 删除文件

使用rm命令可以删除文件
注意：此命令非常危险，慎重使用，建议使用mv代替rm
格式：
rm [OPTION]... FILE...
常用选项：

• -i 交互式
• -f 强制删除
• -r 递归
• --no-preserve-root 删除/
  rm虽然删除了文件，但是被删除的文件仍然可能被恢复，在安全要求较高的场景下，可以使用shred安全删除文件
  shred格式：
  shred [OPTION]... FILE...
  常见选项：
• -z 最后一次覆盖添加0，以隐藏覆盖操作
• -v 能够显示操作进度
• -u 覆盖后截断并删除文件
• -n# 指定覆盖文件内容的次数(默认值是3次)

2.12 目录操作

2.12.1 显示目录树tree

常见选项：

• -d :只显示目录
• -L level：指定显示的层级数目
• -P pattern：只显示由指定wild-card pattern匹配到的路径

2.12.2 创建目录mkdir

常见选项：

• -p：存在不报道，且可自动创建所需的各目录
• -v：显示详细信息
• -m MODE：创建目录时直接指定权限

2.12.3 删除空目录rmdir

常见选项：

• -p 递归删除父空目录
• -v 显示详细信息
  注意：rmdir只能删除空目录，如果想删除非空目录，可以使用rm -r命令，递归删除目录树

3 文件元数据和节点表结构

3.1 inode表结构

每个文件的属性信息，比如：文件的大小，时间，类型等，称为文件的元数据（meta data）。这些元数据是存放在node（index node）表中。node表中有很多条记录组成，第一条记录对应的存放了一个文件的元数据信息
第一个node表记录对应的保存了以下信息：

• inode number节点号
• 文件类型
• 权限
• UID
• GID
• 链接数（指向这个文件名路径名称个数）
• 该文件的大小和不同的时间戳
• 指向磁盘上文件的数据块指针
• 有关文件的其他数据
  ** 目录 **
  目录是个特殊文件，目录文件的内容保存了此目录中文件的列表及inode number对应关系
• 文件引用一个是inode号
• 人是通过文件名来引用一个文件
• 一个目录是目录下的文件名和文件inode号之间的映射
  ** inode表和目录 **
  ** cp和inode **
  cp命令：
• 分配一个空闲的inode号，在inode表中生成新条目
• 在目录中创建一个目录项，将名称与inode编号关联
• 拷贝数据生成新的文件
  ** rm和inode **
  rm命令：
• 链接数递减，从而释放的inode号可以被重用
• 把数据块放在空闲列表中
• 删除目录项
• 数据实际上不会马上被删除，但当另一个文件使用数据块时将被覆盖
  ** mv和inode **
• 如果mv命令的目标和源在相同的文件系统，作为mv命令
  用新的文件名创建对应新的目录项
  删除旧目录条目对应的旧的文件名
  不影响inode表（除时间戳）或磁盘上的数据位置：没有数据被移动
• 如果目标和源在一个不同的文件系统，mv相当于cp和rm

硬（hard）链接

硬链接本质上就给一个文件起一个新的名称，实质是同一个文件
硬链接特性

• 创建硬链接会在对应的目录中增加额外的记录项以引用文件
• 对应于同一文件系统上一个物理文件
• 每个目录引用相同的inode号
• 创建时链接数递增
• 删除文件时：rm命令递减计数的链接，文件要存在，至少有一个链接数，当链接数为零时，该文件被删除
• 不能跨越驱动器或分区
• 不支持对目录创建硬链接
  格式：
  ln filename [linkname]

3.3 符号symbolic(或软soft)链接

一个符号链接指向另一个文件，就像Windows中快捷方式，软链接文件和原文件本质上不是同一个文件
软链接特点

• 一个符号链接的内容是它引用文件的名称
• 可以对目录创建软链接
• 可以跨分区的文件实现
• 指向的是另一个文件的路径；其大小为指向的路径字符串的长度；不增加或减少目标文件inode的引用技数
• 软链接如果使用相对路径，是相对于原文件的路径，而非相对于当前目录
  ln -s filename [linkname]
  范例：

#绝对路径
ln -s /data/dir /data/dirlink
#相对路径
cd /data
ln -s ../data/dir /root/dirlink
rm -rf /data/dirlink            #删除软链接本身，不会删除源目录内容
rm -rf /data/dirlink            #删除源目录的文件，不会删除链接文件

#查看链接文件指向的原文件
readlink /data/dirlink

3.4 硬链接和软链接区别总结

1. 本质：
        硬链接：本质是同一个文件
        软链接：本质不是同一个文件
2. 跨设备
        硬链接：不支持
        软链接：支持
3. inode
        硬链接：相同
        软链接：不同
4. 链接数
        硬链接：创建新的硬链接，链接数会增加，删除硬链接，链接数减少
        软链接：创建或删除，链接数不会变化
5. 文件夹
        硬链接：不支持
        软链接：支持
6. 相对路径
        硬链接：原始文件相对路径是相对于当前工作目录
        软链接：原始文件的相对路径是相对于链接文件的相对路径
7. 删除源文件
        硬链接：只是链接数减一，但链接文件的访问不受影响
        软链接：链接文件将无法访问
8. 文件类型
        硬链接：和源文件相同
        软链接：链接文件，和源文件无关