Linux文件系统概述

Posted 2020-10-08 Python学习者

Unix文件是以字节序列组成的信息载体（container）,内核不解释文件的内容。

Linux文件系统中的文件是数据的集合，文件系统不仅包含着文件中的数据而且还有系统的结构，所有Linux用户和程序看到的文件、目录、软链接及文件保护信息等都存储在其中。

Linux最早的文件系统是Minux，但是专门为Linux设计的文件系统---扩展文件系统第二版（EXT2）被设计 出来并添加到Linux中，这对Linux产生了重大影响。

Linux常用的文件系统

• ext2：ext2的升级版本ext3是Linux默认的文件系统

• swap：作为交换分区来使用，在安装Linux系统时必须要建立

• vfat：兼容Windows操作系统，主要是FAT16、FAT32

• NFS：网络文件系统，是Linux的独到之处，方便在局域网中实现文件的共享，可以实现多台主机共享一台主机的文件系统

硬链接和软链接

命令格式：

$ ln P1 P2

用来创建一个新的硬链接，即为由路径P1标识的文件创建一个路径名为P2的硬链接。

硬链接有两方面的限制

• 不允许用户给目录创建硬链接。因为这可能把目录树变成环形树，从而就不可能通过名字定位一个文件。

• 只有在同一文件系统中的文件之间才能创建链接。这带来比较大的限制，因为现代Unix系统中可能包含多种文件系统，这些文件系统位于不同的磁盘和/或分区，用户也无法知道它们之间的物理划分。

软链接（soft link）[也称符号链接（symbolic link）]

符号链接是短文件，这些文件包含有另一个文件的任意一个路径名。路径名可以指向位于任意一个文件系统的任意文件或目录，甚至可以指向一个不存在的文件。

命令格式：

$ ln -s P1 P2

创建一个路径名为P2的新软链接，P2指向路径名P1。

Linux目录结构

Linux的文件系统采用阶层式的树状目录结构，在该结构中的最上层是根目录“/”，然后再根目录下再建立其它的目录。

文件或目录名由除“/”和空字符“\\0”之外的任意ASCII字符序列组成（一些操作系统允许以多种自负表示文件名，例如：Unicode）。大多数文件系统对文件名的长度都有限制，通常不能超过255个字符。

Linux中无论操作系统管理几个磁盘分区，这样的目录树只有一个。从结构上讲，个磁盘分区上的树型目录不一定是并列的。

常用目录的作用

• / 根目录

• /bin 命令保存目录（普通用户就可以读取的命令）

• /boot 启动目录，启动相关文件

• /dev 设备文件保存目录

• /etc 配置文件保存目录

• /home 普通用户的家目录

• /lib 系统库保存目录

• /mnt 系统挂载目录

• /media 挂载目录

• /root 超级用户的家目录

• /tmp 临时目录

• /sbin 命令保存目录（超级用户才能使用的目录）

• /proc 直接写入内存的

• /sys

• /usr 系统软件资源目录

  /usr/bin 系统命令（普通用户）
  /usr/sbin 系统命令（超级用户）
  /usr/include：标准头文件
  /usr/src:内核源代码

• /var 系统相关文档内容

根目录下的bin和sbin，usr目录下的bin和sbin，这四个目录都是用来保存系统命令的。

proc和sys目录不能直接操作，这两个目录保存的是内存的过载点。

Linux文件类型

• 普通文件：通常是流式文件。

  [root@AmorLei tmp]# ls -lh yan.test
  -rw-r--r-- 1 root root 13 Sep 22 15:05 yan.test

• 目录文件：用于表示和管理系统中的全部文件

  [root@AmorLei tmp]# ls -lh
  drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Sep 26 12:20 yanlei

• 链接文件：用于不同目录下的文件的共享

  [root@AmorLei tmp]# ls -lh yan.softlink
  lrwxrwxrwx 1 root root 8 Sep 26 12:26 yan.softlink -> yan.test

• 设备文件：包括块设备文件和字符设备文件

  b代表区块（block）设备，c代表字符（character）设备

  [root@AmorLei /]# ls -la /dev/tty
  crw-rw-rw- 1 root tty 5, 0 Sep 15 20:35 /dev/tty

• 管道（pipe，FIFO）文件：提供进程间通信的一种方式

  
  

• 套接字（socket）文件：该文件类型与网络通信有关

  [root@AmorLei /]# ls -lh /var/lib/mysql/mysql.sock
  srwxrwxrwx 1 mysql mysql 0 Sep 26 12:20 /var/lib/mysql/mysql.sock

文件描述符与索引节点

Unix对文件的内容和描述文件的信息给出了清楚的区分。除了设备文件和特殊文件系统文件外，每个文件都由字符序列组成。

文件系统处理文件需要的所有信息包含在一个名为索引节点（inode）的数据结构中。每个文件都有自己的索引节点，文件系统用索引节点来标识文件。

文件系统至少提供POSIX标准中指定的如下属性：

• 文件类型

• 与文件相关的硬链接个数

• 以字节为单位的文件长度

• 设备标识符

• 在文件系统中表示文件的索引节点号

• 文件拥有者的UID

• 文件的用户组ID

• 几个时间戳，表示索引节点状态的改变的时间、最后访问时间即最后修改时间

• 访问权限和文件模式

访问权限和文件模式

文件的潜在用户分为三种类型

• 作为文件所有者的用户

• 同组用户，不包括所有者

• 所有剩下的用户（其他）

有三种类型的访问权限---读、写、执行，每组用户都有这三种权限。

分区

在Windows操作系统中，是先将物理地址分开，再在分区上建立目录。在Windows操作系统中，所有路径都是从盘符开始，如C:\\Program file。

Linux正好相反，是先有目录，再将物理地址映射到目录中。在Linux操作系统中，所有路径都是从根目录开始。Linux默认分为3个分区，分别是boot分区、swap分区和根分区。

挂载

Linux下的分区需要挂载到目录后才能使用，挂载的意义就是把磁盘分区的内容放在某个目录下。这个把目录和分区对应的过程叫做挂载（Mount）而这个挂载在文件树中的位置就是挂载点。

当要使用某个设备时，例如要读取硬盘中的一个格式化好的分区、光盘或软件等设备时，必须先把这些设备对应到某个目录上，而这个目录就称为“挂载点（mount point）”，这样才可以读取这些设备，将物理分区细节屏蔽掉，用户只有统一的逻辑概念，所有的东西都是文件。

参考资料：

    深入理解Linux内核                Daniel P.Bovet & Marco Cesati