主題：Linux檔案系統簡介

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 檔案系統是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檢視來了解linux的檔案系統，主要包括了linux磁碟分割槽和目錄、掛載基本原理、檔案儲存結構、軟連結硬連結、和常見目錄的介紹。相信有了這些知識對於深入的學習linux會有一定的幫助。文章例子主要是基於ubuntu發行版。

    如有不對之處請大家多多指出。

1.Linux磁碟分割槽和目錄

  Linux發行版本之間的差別很少，差別主要表現在系統管理的特色工具以及軟體包管理方式的不同。目錄結構基本上都是一樣的。Windows的檔案結構是多個並列的樹狀結構，最頂部的是不同的磁碟（分割槽），如：C，D，E，F等。

Linux的檔案結構是單個的樹狀結構.可以用tree進行展示。 在Ubuntu下安裝tree（sudo apt-get install tree）,並可通過命令來檢視。

每次安裝系統的時候我們都會進行分割槽，Linux下磁碟分割槽和目錄的關係如下：

–      任何一個分割槽都必須掛載到某個目錄上。

–      目錄是邏輯上的區分。分割槽是物理上的區分。

–      磁碟Linux分割槽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作。

–      根目錄是所有Linux的檔案和目錄所在的地方，需要掛載上一個磁碟分割槽。

以下是我們可能存在的一種目錄和分割槽關係：

 圖1：目錄和分割槽關係

Q:如何檢視分割槽和目錄及使用情況？

–      fdisk檢視硬碟分割槽表

–      df：檢視分割槽使用情況

–      du: 檢視檔案佔用空間情況

Q: 為什麼要分割槽，如何分割槽？

–      可以把不同資料，分別放入不同分割槽中管理，降低風險。

–      大硬碟搜尋範圍大，效率低

–      磁碟配合只能對分割槽做設定

–      /home /var /usr/local經常是單獨分割槽，因為經常會操作，容易產生碎片

 

2.Mount掛載和NFS簡介

掛載的概念 ：當要使用某個裝置時，例如要讀取硬碟中的一個格式化好的分割槽、光碟或軟體等裝置時，必須先把這些裝置對應到某個目錄上，而這個目錄就稱為“掛載點（mount point）”，這樣才可以讀取這些裝置，而這些對應的動作就是“掛載”。 將物理分割槽細節遮蔽掉。使用者只有統一的邏輯概念。所有的東西都是檔案。Mount命令可以實現掛載：

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

Q：所有的磁碟分割槽都必須被掛載上才能使用，那麼我們機器上的硬碟分割槽是如何被掛載的？

A：這主要是它利用了/etc/fstab檔案。每次核心載入它知道從這裡開始mount檔案系統。每次系統啟動會根據該檔案定義自動掛載。若沒有被自動掛載，分割槽將不能使用。 如下是我的/etc/fstab的定義，主要是根據裝機的分割槽來的：

# <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 被自動掛載到分割槽/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

#分割槽 /dev/sda6被自動掛載到swap

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

 

Q：行動硬碟如何掛載？如何掛載一個新的分割槽？

行動硬碟有驅動模組會自動掛載，如果有個新硬碟，要先進行分割槽，並通過mount命令掛載到某個資料夾。如果要自動掛載則可以修改/etc/fstab檔案.

NFS簡介：NFS相信在很多地方都有廣泛使用，是一個非常好的檔案共享方式。我們公司所使用的上傳服務就是把檔案上傳到某臺網路伺服器上，中間就是通過NFS實現。

使用NFS客戶端可以透明的地訪問伺服器端的檔案。NFS也是通過mount來實現，底層是通過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 新增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.檔案型別

Linux下面的檔案型別主要有：

a)         普通檔案：C語言元程式碼、SHELL指令碼、二進位制的可執行檔案等。分為純文字和二進位制。

b)         目錄檔案：目錄，儲存檔案的唯一地方。

c)         連結檔案：指向同一個檔案或目錄的的檔案。

d)         特殊檔案：與系統外設相關的，通常在/dev下面。分為塊裝置和字元裝置。

可以通過ls –l, file, stat幾個命令來檢視檔案的型別等相關資訊。

4.檔案儲存結構

Linux正統的檔案系統(如ext2、ext3)一個檔案由目錄項、inode和資料塊組成。

目錄項:包括檔名和inode節點號。

Inode：又稱檔案索引節點，是檔案基本資訊的存放地和資料塊指標存放地。

資料塊：檔案的具體內容存放地。

 

 

Linux正統的檔案系統(如ext2、3等)將硬碟分割槽時會劃分出目錄塊、inode Table區塊和data block資料區域。一個檔案由一個目錄項、inode和資料區域塊組成。Inode包含檔案的屬性(如讀寫屬性、owner等，以及指向資料塊的指標)，資料區域塊則是檔案內容。當檢視某個檔案時，會先從inode table中查出檔案屬性及資料存放點，再從資料塊中讀取資料。

 

站在2w英尺檢視,檔案儲存結構大概如下：

圖3：檔案儲存結構2w英尺檢視

 

其中目錄項的結構如下(每個檔案的目錄項儲存在改檔案所屬目錄的檔案內容裡)：

 圖4：目錄項結構 

 

其中檔案的inode結構如下（inode裡所包含的檔案資訊可以通過stat filename檢視得到）：

 

 

圖5：inode結構

 

以上只反映大體的結構，linux檔案系統本身在不斷髮展。但是以上概念基本是不變的。且如ext2、ext3、ext4檔案系統也存在很大差別，如果要了解可以檢視專門的檔案系統介紹。

5.軟連線、硬連結

軟連結和硬連結是我們常見的兩種概念：

硬連線：是給檔案一個副本，同時建立兩者之間的連線關係。修改其中一個，與其連線的檔案同時被修改。如果刪除其中[color=red]任意一個[/color]其餘的檔案將不受影響。

軟連線:也叫符號連線,他只是對原始檔在新的位置建立一個“快捷（借用一下wondows常用詞）”，所以，當原始檔刪除時，符號連線的檔案將成為無源之水->僅僅剩下個檔名了，當然刪除這個連線，也不會影響到原始檔，但對連線檔案的使用、引用都是直接呼叫原始檔的。

具體關係可以看下圖：

 

圖5：軟連結和硬連結

 

從圖上可以看出硬連結和軟連結的區別：

1：硬連結原檔案和新檔案的inode編號一致。而軟連結不一樣。

2：對原檔案刪除，會導致軟連結不可用，而硬連結不受影響。

3：對原檔案的修改，軟、硬連結檔案內容也一樣的修改，因為都是指向同一個檔案內容的。

 

6.檔案目錄管理命令

磁碟和檔案空間

fdisk df du

檔案目錄與管理

cd pwd mkdir rmdir ls cp rm mv

檢視檔案內容

cat:
cat [file]
檢視檔案的內容。全程式concatenate的意思，將檔案內容連續輸出到螢幕上。第一行到最後一行顯示。
tac:
tac [file]
和cat剛好相反 是從最後一行到第一行的方式檢視。

cat有個比較不好的地方時當檔案比較大時候沒辦法看清楚，這個時候可以用more或者Less命令。

more:
more [file]
如果使用grep或者find等命令時，可以配合使用more一頁一頁的檢視。如果看到一半想退出，則敲入’q’即可退出。
less:
less [file]
less比more更有彈性，可以上下翻頁。

如果只想讀取檔案的頭幾行或者檔案的末尾幾行，可以用head或tail.
head –n [file]：讀取檔案的前n行。
tail –n [file]：讀取檔案末尾n行。

以上命令都是用於檢視字元檔案，二進位制檔案出來的都是亂碼，要看二進位制檔案的內容，可以用od命令,如檢視一個MP3檔案裡面的內容:
od shijiemori.mp3

檔案目錄與許可權

chmod chown chgrp umask

檔案查詢

which:
which [filename]
該命令用於查詢通過PATH路徑到該路徑內查詢可執行檔案。
如：Which passwd:查詢可執行檔案passwd
whereis:
whereis [-bmsu] [keyword]
該命令用於把相關字的檔案和目錄都列出來。(Linux 會將檔案都記錄在一個檔案資料庫裡面，該命令式從資料庫去查詢，所以速度比較快,Linux每天會更新該資料庫)

locate:
locate [filename]
該命令用於把相關字的檔案和目錄都列出來。查詢資料特別快，也是通過資料庫方式來查詢。但是資料庫一週更新一次，所以可能有些存在資料查不到。可以去修改配置檔案。

find:
find [path] [引數] [keyword]
該命令用於在指定路徑下查詢檔案。不是通過資料來查詢，所以速度會比較慢。  

7.常見目錄解釋

Linux各種發行版的目錄結構基本一致，各個目錄簡單介紹如下：

 

目錄	描述
/	根目錄
/bin	做為基礎系統所需要的最基礎的命令就是放在這裡。比如 ls、cp、mkdir等命令；功能和/usr/bin類似，這個目錄中的檔案都是可執行的，普通使用者都可以使用的命令。
/boot	Linux的核心及引導系統程式所需要的檔案，比如 vmlinuz initrd.img 檔案都位於這個目錄中。在一般情況下，GRUB或LILO系統引導管理器也位於這個目錄；啟動裝載檔案存放位置，如kernels,initrd,grub。一般是一個獨立的分割槽。
/dev	一些必要的裝置,音效卡、磁碟等。還有如 /dev/null. /dev/console /dev/zero /dev/full 等。
/etc	系統的配置檔案存放地. 一些伺服器的配置檔案也在這裡；比如使用者帳號及密碼配置檔案； /etc/opt:/opt對應的配置檔案 /etc/X11:Xwindows系統配置檔案 /etc/xml:XML配置檔案 ……
/home	使用者工作目錄，和個人配置檔案，如個人環境變數等，所有的賬號分配一個工作目錄。一般是一個獨立的分割槽。
/lib	庫檔案存放地。bin和sbin需要的庫檔案。類似windows的DLL。
/media	可拆卸的媒介掛載點，如CD-ROMs、行動硬碟、U盤，系統預設會掛載到這裡來。
/mnt	臨時掛載檔案系統。這個目錄一般是用於存放掛載儲存裝置的掛載目錄的，比如有cdrom 等目錄。可以參看/etc/fstab的定義。
/opt	可選的應用程式包。
/proc	作業系統執行時，程式（正在執行中的程式）資訊及核心資訊（比如cpu、硬碟分割槽、記憶體資訊等）存放在這裡。/proc目錄偽裝的檔案系統proc的掛載目錄，proc並不是真正的檔案系統，它的定義可以參見 /etc/fstab 。
/root	Root使用者的工作目錄
/sbin	和bin類似，是一些可執行檔案，不過不是所有使用者都需要的，一般是系統管理所需要使用得到的。
/tmp	系統的臨時檔案，一般系統重啟不會被儲存。
/usr	包含了系統使用者工具和程式。 /usr/bin：非必須的普通使用者可執行命令 /usr/include：標準標頭檔案  /usr/lib:/usr/bin/ 和 /usr/sbin/的庫檔案  /usr/sbin:非必須的可執行檔案 /usr/src:核心原始碼 /usr/X11R6:X Window System, Version 11, Release 6.
/srv	該目錄存放一些服務啟動之後需要提取的資料