linux文件系統

   文件系統是linux的一個十分基礎的知識，同時也是學習linux的必備知識。

    本文將站在一個較高的視圖來了解linux的文件系統，主要包括了linux磁盤分區和目錄、掛載基本原理、文件存儲結構、軟連接硬連接、和常見目錄的介紹。相信有了這些知識對於深刻的學習linux會有必定的幫助。文章例子主要是基於ubuntu發行版。

    若有不對之處請你們多多指出。

1.Linux磁盤分區和目錄

  Linux發行版本之間的差異不多，差異主要表如今系統管理的特點工具以及軟件包管理方式的不一樣。目錄結構基本上都是同樣的。 Windows的文件結構是多個並列的樹狀結構，最頂部的是不一樣的磁盤（分區），如：C，D，E，F等。

Linux的文件結構是單個的樹狀結構.能夠用tree進行展現。 在Ubuntu下安裝tree（sudo apt-get install tree）,並可經過命令來查看。

每次安裝系統的時候咱們都會進行分區，Linux下磁盤分區和目錄的關係以下：

–      任何一個分區都必須掛載到某個目錄上。

–      目錄是邏輯上的區分。分區是物理上的區分。

–      磁盤Linux分區都必須掛載到目錄樹中的某個具體的目錄上才能進行讀寫操做。

–      根目錄是全部Linux的文件和目錄所在的地方，須要掛載上一個磁盤分區。

如下是咱們可能存在的一種目錄和分區關係：

 圖1：目錄和分區關係

Q:如何查看分區和目錄及使用狀況？

–      fdisk查看硬盤分區表

–      df：查看分區使用狀況

–      du: 查看文件佔用空間狀況

Q: 爲何要分區，如何分區？

–      能夠把不一樣資料，分別放入不一樣分區中管理，下降風險。

–      大硬盤搜索範圍大，效率低

–      磁盤配合只能對分區作設定

–      /home /var /usr/local常常是單獨分區，由於常常會操做，容易產生碎片

 

2.Mount掛載和NFS簡介

掛載的概念 ：當要使用某個設備時，例如要讀取硬盤中的一個格式化好的分區、光盤或軟件等設備時，必須先把這些設備對應到某個目錄上，而這個目錄就稱爲「掛載點（mount point）」，這樣才能夠讀取這些設備，而這些對應的動做就是「掛載」。 將物理分區細節屏蔽掉。用戶只有統一的邏輯概念。全部的東西都是文件。Mount命令能夠實現掛載：

mount [-fnrsvw] [-t vfstype] [-o options] device dir

Q：全部的磁盤分區都必須被掛載上才能使用，那麼咱們機器上的硬盤分區是如何被掛載的？

A：這主要是它利用了/etc/fstab文件。每次內核加載它知道從這裏開始mount文件系統。每次系統啓動會根據該文件定義自動掛載。若沒有被自動掛載，分區將不能使用。 以下是個人/etc/fstab的定義，主要是根據裝機的分區來的：

# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>

proc            /proc           proc    defaults        0       0

#/dev/sda1被自動掛載到  /

UUID=cb1934d0-4b72-4bbf-9fad-885d2a8eeeb1 /               ext3    relatime,errors=remount-ro 0       1

# /dev/sda5 被自動掛載到分區/home

UUID=c40f813b-bb0e-463e-aa85-5092a17c9b94 /home           ext3    relatime        0       2

#/dev/sda7 被自動掛載到/work

UUID=0f918e7e-721a-41c6-af82-f92352a568af /work           ext3    relatime        0       2

#分區 /dev/sda6被自動掛載到swap

UUID=2f8bdd05-6f8e-4a6b-b166-12bb52591a1f none            swap    sw              0       0

 

Q：移動硬盤如何掛載？如何掛載一個新的分區？

移動硬盤有驅動模塊會自動掛載，若是有個新硬盤，要先進行分區，並經過mount命令掛載到某個文件夾。若是要自動掛載則能夠修改/etc/fstab文件.

NFS簡介：NFS相信在不少地方都有普遍使用，是一個很是好的文件共享方式。咱們公司所使用的上傳服務就是把文件上傳到某臺網絡服務器上，中間就是經過NFS實現。

使用NFS客戶端能夠透明的地訪問服務器端的文件。NFS也是經過mount來實現，底層是經過NFS通訊協議實現。基本原理：

圖2：NFS基本原理

 

Ubuntu下面Ubuntu下的例子

服務端:

$apt-get install nfs-kernel-server

vi /etc/exports 添加nfs目錄: /personal/nfs_share

10.1.60.34(rw,sync,no_root_squash)

$sudo exportfs -r

$sudo /etc/init.d/portmap start

$sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server start

客戶端:

$sudo apt-get install nfs-common

$sudo mount 10.19.34.76:/personal/nfs_share ~/nfsshare例子：

3.文件類型

Linux下面的文件類型主要有：

a)         普通文件：C語言元代碼、SHELL腳本、二進制的可執行文件等。分爲純文本和二進制。

b)         目錄文件：目錄，存儲文件的惟一地方。

c)         連接文件：指向同一個文件或目錄的的文件。

d)         特殊文件：與系統外設相關的，一般在/dev下面。分爲塊設備和字符設備。

能夠經過ls –l, file, stat幾個命令來查看文件的類型等相關信息。

4.文件存儲結構

Linux正統的文件系統(如ext二、ext3)一個文件由目錄項、inode和數據塊組成。

目錄項:包括文件名和inode節點號。

Inode：又稱文件索引節點，是文件基本信息的存放地和數據塊指針存放地。

數據塊：文件的具體內容存放地。

 

 

Linux正統的文件系統(如ext2、3等)將硬盤分區時會劃分出目錄塊、inode Table區塊和data block數據區域。一個文件由一個目錄項、inode和數據區域塊組成。Inode包含文件的屬性(如讀寫屬性、owner等，以及指向數據塊的指針)，數據區域塊則是文件內容。當查看某個文件時，會先從inode table中查出文件屬性及數據存放點，再從數據塊中讀取數據。

 

站在2w英尺視圖,文件存儲結構大概以下：

圖3：文件存儲結構2w英尺視圖

 

其中目錄項的結構以下(每一個文件的目錄項存儲在改文件所屬目錄的文件內容裏)：

 圖4：目錄項結構 

 

其中文件的inode結構以下（inode裏所包含的文件信息能夠經過stat filename查看獲得）：

 

 

圖5：inode結構

 

以上只反映大致的結構，linux文件系統自己在不斷髮展。可是以上概念基本是不變的。且如ext2、ext3、ext4文件系統也存在很大差異，若是要了解能夠查看專門的文件系統介紹。

5.軟鏈接、硬連接

軟連接和硬連接是咱們常見的兩種概念：

硬鏈接：是給文件一個副本，同時創建二者之間的鏈接關係。修改其中一個，與其鏈接的文件同時被修改。若是刪除其中[color=red]任意一個[/color]其他的文件將不受影響。

軟鏈接:也叫符號鏈接,他只是對源文件在新的位置創建一個「快捷（借用一下wondows經常使用詞）」，因此，當源文件刪除時，符號鏈接的文件將成爲無源之水->僅僅剩下個文件名了，固然刪除這個鏈接，也不會影響到源文件，但對鏈接文件的使用、引用都是直接調用源文件的。

具體關係能夠看下圖：

 

圖5：軟連接和硬連接

 

從圖上能夠看出硬連接和軟連接的區別：

1：硬連接原文件和新文件的inode編號一致。而軟連接不同。

2：對原文件刪除，會致使軟連接不可用，而硬連接不受影響。

3：對原文件的修改，軟、硬連接文件內容也同樣的修改，由於都是指向同一個文件內容的。

 

6.文件目錄管理命令

磁盤和文件空間

fdisk df du

文件目錄與管理

cd pwd mkdir rmdir ls cp rm mv

查看文件內容

cat:
cat [file]
查看文件的內容。全程式concatenate的意思，將文件內容連續輸出到屏幕上。第一行到最後一行顯示。
tac:
tac [file]
和cat恰好相反 是從最後一行到第一行的方式查看。

cat有個比較很差的地方時當文件比較大時候沒辦法看清楚，這個時候能夠用more或者Less命令。

more:
more [file]
若是使用grep或者find等命令時，能夠配合使用more一頁一頁的查看。若是看到一半想退出，則敲入’q’便可退出。
less:
less [file]
less比more更有彈性，能夠上下翻頁。

若是隻想讀取文件的頭幾行或者文件的末尾幾行，能夠用head或tail.
head –n [file]：讀取文件的前n行。
tail –n [file]：讀取文件末尾n行。

以上命令都是用於查看字符文件，二進制文件出來的都是亂碼，要看二進制文件的內容，能夠用od命令,如查看一個MP3文件裏面的內容:
od shijiemori.mp3

文件目錄與權限

chmod chown chgrp umask

文件查找

which:
which [filename]
該命令用於查詢經過PATH路徑到該路徑內查找可執行文件。
如：Which passwd:查找可執行文件passwd
whereis:
whereis [-bmsu] [keyword]
該命令用於把相關字的文件和目錄都列出來。(Linux 會將文件都記錄在一個文件數據庫裏面，該命令式從數據庫去查詢，因此速度比較快,Linux天天會更新該數據庫)

locate:
locate [filename]
該命令用於把相關字的文件和目錄都列出來。查找數據特別快，也是經過數據庫方式來查詢。可是數據庫一週更新一次，因此可能有些存在數據查不到。能夠去修改配置文件。

find:
find [path] [參數] [keyword]
該命令用於在指定路徑下查找文件。不是經過數據來查詢，因此速度會比較慢。  

7.常見目錄解釋

Linux各類發行版的目錄結構基本一致，各個目錄簡單介紹以下：

 

目錄	描述
/	根目錄
/bin	作爲基礎系統所須要的最基礎的命令就是放在這裏。好比 ls、cp、mkdir等命令；功能和/usr/bin相似，這個目錄中的文件都是可執行的，普通用戶均可以使用的命令。
/boot	Linux的內核及引導系統程序所須要的文件，好比 vmlinuz initrd.img 文件都位於這個目錄中。在通常狀況下，GRUB或LILO系統引導管理器也位於這個目錄；啓動裝載文件存放位置，如kernels,initrd,grub。通常是一個獨立的分區。
/dev	一些必要的設備,聲卡、磁盤等。還有如 /dev/null. /dev/console /dev/zero /dev/full 等。
/etc	系統的配置文件存放地. 一些服務器的配置文件也在這裏；好比用戶賬號及密碼配置文件； /etc/opt:/opt對應的配置文件 /etc/X11:Xwindows系統配置文件 /etc/xml:XML配置文件 ……
/home	用戶工做目錄，和我的配置文件，如我的環境變量等，全部的帳號分配一個工做目錄。通常是一個獨立的分區。
/lib	庫文件存放地。bin和sbin須要的庫文件。相似windows的DLL。
/media	可拆卸的媒介掛載點，如CD-ROMs、移動硬盤、U盤，系統默認會掛載到這裏來。
/mnt	臨時掛載文件系統。這個目錄通常是用於存放掛載儲存設備的掛載目錄的，好比有cdrom 等目錄。能夠參看/etc/fstab的定義。
/opt	可選的應用程序包。
/proc	操做系統運行時，進程（正在運行中的程序）信息及內核信息（好比cpu、硬盤分區、內存信息等）存放在這裏。/proc目錄假裝的文件系統proc的掛載目錄，proc並非真正的文件系統，它的定義能夠參見 /etc/fstab 。
/root	Root用戶的工做目錄
/sbin	和bin相似，是一些可執行文件，不過不是全部用戶都須要的，通常是系統管理所須要使用獲得的。
/tmp	系統的臨時文件，通常系統重啓不會被保存。
/usr	包含了系統用戶工具和程序。 /usr/bin：非必須的普通用戶可執行命令 /usr/include：標準頭文件  /usr/lib:/usr/bin/ 和 /usr/sbin/的庫文件  /usr/sbin:非必須的可執行文件 /usr/src:內核源碼 /usr/X11R6:X Window System, Version 11, Release 6.
/srv	該目錄存放一些服務啓動以後須要提取的數據

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