Linux文件系统基础

文件系统概述

操作系统中与管理文件有关的软件和数据
Linux文件系统采用的是树形结构
Linux支持多种文件系统
Linux文件系统提供丰富的文件和目录操作命令

Linux文件系统的特点

1.Linux文件系统采用树形结构，从根目录root（/）开始。
2.Linux的虚拟文件系统允许众多不同类型的文件系统共存，并支持跨文件系统的操作。
3.Linux的文件是无结构字符流式文件，不考虑文件内部的逻辑结构，只把文件简单地看作是一系列字符的序列。
4.Linux的文件可由文件拥有者或超级用户设置相应的访问权限而受到保护。
5.Linux把所有的外部设备都看作文件，可以使用与文件系统相同的系统调用和函数来读写外部设备。

Linux文件系统的组成

• /home：用户主目录的基点目录，默认情况每个用户主目录都设在该目录下，如默认情况下用户 user01 的主目录是 /home/user01 ；
• /lib：存放标准程序设计库目录，又叫动态链接共享库目录，目录中文件类似windows里的.dll文件；
• /etc：存放系统管理和配置文件目录；
• /dev：存放设备特殊文件目录，如声卡文件、磁盘文件等；
• /usr：最庞大的目录，存放应用程序和文件目录；
• /proc：虚拟目录，是系统内存的映射，可直接访问这个目录来获取系统信息；
• /root：系统管理员的主目录；
• /tmp：存放公用临时文件目录。
• /sbin，/usr/sbin：系统级的命令与工具目录；
• /bin，/usr/bin：用户级的命令与工具目录；
• /usr/include：C语言，内核编译所需要的头文件存放目录；
• /lib，/usr/lib：库文件存放目录，其中有表态库和动态库；
• /usr/src：Linux源代码目录，编译内核时使用；
• /var：通常用来存放一些经常变化的内容，比如各种网络服务的工作目录都在这里；

Linux文件系统类型

EXT文件系统

• Linux的第一个版本是基于Minix文件系统的。当Linux成熟时，引入了扩展文件系统（ext文件系统），ext是第一个专门为Linux设计的文件系统。但由于ext文件系统在稳定性，速度和兼容性方面存在不少缺陷，已经很少使用。
• Linux在1994年引入了二级扩展文件系统（second extended file system，ext2），相当高效和稳定，是Linux系统默认使用的文件系统。ext2文件系统是非日志文件系统，这在关键行业的应用是一个致命的弱点。
• ext2文件系统经过逐步改进形成了ext3文件系统，这个新的文件系统在设计时牢记了两点，一是成为一个日志文件系统，二是尽可能与原来的ext2文件系统兼容。

目前ext3文件系统非常稳定可靠，该文件系统具有如下特点：

1. 高可用性
   Linux系统使用ext3文件系统后，即使非正常关机，系统也不需要检查文件系统。
2. 数据的完整性
   ext3文件系统能够极大地提高文件系统的完整性，避免了意外关机对文件系统的破坏。
3. 文件系统的速度
   ext3文件系统的日志功能对磁盘的驱动器读写头进行了优化。
4. 数据转换
   由ext2文件系统转换成ext3文件系统非常容易。另外，ext3文件系统可以不经任何更改，直接加载成为ext2文件系统。
5. 多种日志模式

ext3文件系统有三种日志模式EXT3三种日志模式：

1. Journal模式:将所有数据和元数据的改变都记入日志，这种模式减少丢失每个文件所作修改的机会，但需要很多额外磁盘访问，是最安全和最慢的ext3日志模式；
2. Ordered模式:只有对文件系统元数据的改变才记入日志，但保证数据在元数据之前被写入磁盘，是缺省的ext3日志模式；
3. 写回（Writeback）模式:只有对文件系统元数据的改变才记入日志，数据和元数据被写入磁盘的顺序不保证，是在这三种日志模式中最快的模式。

其他文件系统

• MS-DOS
  MS-DOS文件系统，DOS、Windows和OS/2操作系统上使用的文件系统。
• UMSDOS
  扩展的MS-DOS文件系统。
• VFAT
  Microsoft扩展的FAT文件系统，被Windows9x /2000 /XP使用。
• Proc
  一种基于内存的伪文件系统，不占用磁盘空间，只是以文件的方式为访问Linux内核数据提供接口。
• ISO9660
  一种针对ISO9660标准的CD-ROM文件系统。
• SYSV
  System V/Coherent在 Linux 平台上的文件系统。
• NFS
  Sun公司推出的网络文件系统。
• SMB
  支持SMB协议的网络文件系统，可用于实现Linux与Windows的文件共享。
• FAT
  它不是一个单独的文件系统，而是MS-DOS, umsdos 和vfat 文件系统的常用部分。
• swap
  swap文件系统用于Linux的交换分区。
• Reiserfs
  是Linux内核2.4.1以后支持的一种全新的日志文件系统。
• NTFS
  Windows NT文件系统。
• HPFS
  是Microsoft的LAN Manager中的文件系统，同时也是IBM的LAN Server和OS/2的文件系统，称为高性能文件系统。

 不同版本的Linux系统所支持的文件系统类型和种类都会有所不同。Linux 允许众多不同类型的文件系统共存，并支持跨文件系统的操作，这是由于虚拟文件系统（Virtual File System，简称VFS）的存在。
 虚拟文件系统是Linux内核中的一个软件层，用于给用户空间的程序提供文件系统接口；它也提供了内核中的一个抽象功能，允许不同的文件系统共存。系统中所有的文件系统不但依赖VFS共存，而且也依靠VFS协同工作。

文件和目录的基本概念

文件

文件是指由创建者定义的，具有文件名的一组相关元素的集合，文件可以是文本文档、图片、程序等。
Linux系统下的文件名长度根据不同类型的文件系统有所不同，最多可到255个字符。Linux下为文件取名必须遵守以下规则：

1. 除了“/”外，所有的字符都可以使用；
2. 转义字符最好不用，这些字符在Linux系统下有特定的含义，如“?”（问号），“*”（星号），“ ”（空格），“$”（货币符），“&”等；
3. 避免使用“+”、“-”或“.”作为普通文件名的第一个字符（在Linux下以“.”开头的文件是隐藏文件）；
4. Linux系统的文件名大小写敏感，文件Memo和文件memo是两个不同的文件。

Linux操作系统支持多种文件类型，下面介绍常见的几种。

1. 普通文件
   普通文件也称为常规文件，是 Linux 中最一般格式的文件，包括系统文件、用户文件和库函数。
2. 目录文件
   目录文件是由文件目录信息构成的特殊文件，目录文件的内容不是应用程序和数据，而是用来检索普通文件的目录信息。
3. 设备文件
   在Linux中输入输出设备被看做特殊文件，称为设备文件。设备文件分两类，字符设备文件和块设备文件。设备文件存放在Linux的 /dev 目录
   
   • 其中/dev/tty是表示终端设备的文件
   • 字符串“crw-rw-rw-”的第一个字符“c”表示是字符设备文件
   • /dev/sda1表示USB移动存储设备的文件
   • 字符串“brw-rw----”的第一个字符是“b”，表示是块设备文件，
4. 符号链接文件
   符号链接文件是一种特殊类型的文件，它的内容只是一个字符串，该字符串可能指向一个存在的文件也可能什么都不指向。

目录

目录是Linux文件系统中的一种特殊文件，文件系统利用目录完成按名存取及对文件信息的共享和保护。
工作目录与用户主目录

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• 工作目录
  工作目录是用户在登录到Linux系统后所处于的目录，也称为当前目录。
• 用户主目录
  是系统管理员增加用户时创建的（以后也可以改变），每个用户都有自己的主目录。普通用户的主目录在/home下，root用户作为系统管理员，因为身份特殊所以有自己的主目录，在/root下。

用户刚登录到系统中时，其工作目录便是该用户主目录，通常与用户的登录名相同。如用户的登录名为user，其主目录通常为/home/user。

路径

路径定义
路径是指从树型目录中的某个目录层次到某个文件的一条道路。
路径的构成要素
路径是由目录或目录和文件名构成的，中间用“/”分开。

路径分为绝对路径和相对路径两类：

1. 绝对路径
   Linux系统中，绝对路径是从“/”（根目录）开始的，也称为完全路径，如/home/user01、/usr/bin。
2. 相对路径
   Linux系统中，相对路径是从用户工作目录或用户主目录开始的路径，如 ./test、../user1、~/test。 其中 . 表示用户工作目录， .. 表示工作目录的上级目录， ~ 表示用户主目录。