Linux文件及文件系统分析

1.3 Linux文件及文件系统
　　在安装完Linux之后，下面先对Linux中一些非常重要的概念做一些介绍，以便进一步学习使用Linux。
　　1.3.1 文件类型及文件属性
　　1．文件类型
　　Linux中的文件类型与Windows有显著的区别，其中最显著的区别在于Linux对目录和设备都当作文件来进行处理，这样就简化了对各种不同类型设备的处理，提高了效率。Linux中主要的文件类型分为4种：普通文件、目录文件、链接文件和设备文件。
　　（1）普通文件。
　　普通文件同Windows中的文件一样，是用户日常使用最多的文件。它包括文本文件、shell脚本（shell的概念在第2章会进行讲解）、二进制的可执行程序和各种类型的数据。
　　（2）目录文件。
　　在Linux中，目录也是文件，它们包含文件名和子目录名以及指向那些文件和子目录的指针。目录文件是Linux中存储文件名的惟一地方，当把文件和目录相对应起来时，也就是用指针将其链接起来之后，就构成了目录文件。因此，在对目录文件进行操作时，一般不涉及对文件内容的操作，而只是对目录名和文件名的对应关系进行操作。
　　另外，Linux系统中的每个文件都被赋予惟一的数值，而这个数值被称作索引节点。索引节点存储在一个称作索引节点表（Inode Table）中，该表在磁盘格式化时被分配。每个实际的磁盘或分区都有自己的索引节点表。一个索引节点包含文件的所有信息，包括磁盘上数据的地址和文件类型。
　　Linux文件系统把索引节点号1赋予根目录，这也就是Linux的根目录文件在磁盘上的地址。根目录文件包括文件名、目录名及它们各自的索引节点号的列表，Linux可以通过查找从根目录开始的一个目录链来找到系统中的任何文件。
　　Linux通过目录链接来实现对整个文件系统的操作。比如，把文件从一个磁盘目录移到另一实际磁盘的目录时（实际上是通过读取索引节点表来检测这种动作的），这时，原先文件的磁盘索引号被删除，在新磁盘上建立相应的索引节点。它们之间的相应关系如图1.5所示。
　　
　　图1.5 目录文件与索引节点关系
　　（3）链接文件。
　　链接文件有些类似于Windows中的“快捷方式”，但是它的功能更为强大。它可以实现对不同的目录、文件系统甚至是不同的机器上的文件直接访问，并且不必重新占用磁盘空间。
　　（4）设备文件。
　　Linux把设备都当作文件一样来进行操作，这样就大大方便了用户的使用（在后面的Linux编程中可以更为明显地看出）。在Linux下与设备相关的文件一般都在/dev目录下，它包括两种，一种是块设备文件，另一种是字符设备文件。
　　n 块设备文件是指数据的读写，它们是以块（如由柱面和扇区编址的块）为单位的设备，最简单的如硬盘（/dev/hda1）等。
　　n 字符设备主要是指串行端口的接口设备。
　　2．文件属性
　　Linux中的文件属性如图1.6如示。
　　
　　图1.6 Linux文件属性表示方法
　　首先，Linux中文件的拥有者可以把文件的访问属性设成3种不同的访问权限：可读（r）、可写（w）和可执行（x）。文件又有3个不同的用户级别：文件拥有者（u）、所属的用户组（g）和系统里的其他用户（o）。
　　第一个字符显示文件的类型。
　　n “-”表示普通文件。
　　n “d”表示目录文件。
　　n “l”表示链接文件。
　　n “c”表示字符设备。
　　n “b”表示块设备。
　　n “p”表示命名管道，比如FIFO文件（First In First Out，先进先出）。
　　n “f”表示堆栈文件，比如LIFO文件（Last In First Out，后进先出）。
　　n “s”表示套接字。
　　第一个字符之后有三个三位字符组：
　　n 第一个三位字符组表示文件拥有者（u）对该文件的权限。
　　n 第二个三位字符组表示文件用户组（g）对该文件的权限。
　　n 第三个三位字符组表示系统其他用户（o）对该文件的权限。
　　n 若该用户组对此没有权限，一般显示“-”字符。
　　小知识目录权限和文件权限有一定的区别。对于目录而言，r代表允许列出该目录下的文件和子目录，w代表允许生成和删除该目录下的文件，x代表允许访问该目录。
　　1.3.2 文件系统类型介绍
　　1．ext2和ext3
　　ext3是现在Linux（包括Red Hat，Mandrake下）常见的默认的文件系统，它是ext2的升级版本。正如Red Hat公司的首席核心开发人员Michael K.Johnson所说，从ext2转换到ext3主要有以下4个理由：可用性、数据完整性、速度以及易于转化。ext3中采用了日志式的管理机制，它使文件系统具有很强的快速恢复能力，并且由于从ext2转换到ext3无须进行格式化，因此，更加推进了ext3文件系统的推广。
　　2．swap文件系统
　　该文件系统是Linux中作为交换分区使用的。在安装Linux的时候，交换分区是必须建立的，并且它所采用的文件系统类型必须是swap而没有其他选择。
　　3．vfat文件系统
　　Linux中把DOS中采用的FAT文件系统（包括FAT12、FAT16和FAT32）都称为vfat文件系统。
　　4．NFS文件系统
　　NFS文件系统是指网络文件系统，这种文件系统也是Linux的独到之处。它可以很方便地在局域网内实现文件共享，并且使多台主机共享同一主机上的文件系统。而且NFS文件系统访问速度快、稳定性高，已经得到了广泛的应用，尤其在嵌入式领域，使用NFS文件系统可以很方便地实现文件本地修改，而免去了一次次读写Flash的忧虑。
　　5．ISO9660文件系统
　　这是光盘所使用的文件系统，在Linux中对光盘已有了很好的支持，它不仅可以提供对光盘的读写，还可以实现对光盘的刻录。
　　1.3.3 Linux目录结构
　　下面以Red Hat Enterprise 4 AS为例，详细列出了Linux文件系统中各主要目录的存放内容，如表1.1所示。
　　表1.1 Linux文件系统目录结构
　　目 录目 录 内 容
　　/binbin就是二进制（binary）的英文缩写。在这里存放Linux常用操作命令的执行文件，如mv、ls、mkdir等。有时，这个目录的内容和/usr/bin里面的内容一样，它们都是放置一般用户使用的执行文件
　　/boot这个目录下存放操作系统启动时所要用到的程序。如启动grub就会用到其下的/boot/grub子目录
　　/dev该目录中包含了所有Linux系统中使用的外部设备。要注意的是，这里并不是存放外部设备的驱动程序，它实际上是一个访问这些外部设备的端口。由于在Linux中，所有的设备被当作文件进行操作，比如：/dev/cdrom代表光驱，用户可以非常方便地像访问文件、目录一样对其进行访问
　　/etc该目录下存放了系统管理时要用到的各种配置文件和子目录。如网络配置文件、文件系统、x系统配置文件、设备配置信息、设置用户信息等都在这个目录下。系统在启动过程中需要读取其参数并进行相应的配置
　　/etc/rc.d该目录主要存放Linux启动和关闭时要用到的脚本文件，在后面的启动详解中还会进一步地讲解
　　/etc/rc.d/init该目录存放所有Linux服务默认的启动脚本（在新版本的Linux中还用到/etc/xinetd.d目录下的内容）
　　/home该目录是Linux系统中默认的用户工作根目录。如前面在1.3.1节中所述，执行adduser命令后系统会在/home目录下为对应账号建立一个同名的主目录
　　/lib该目录是用来存放系统动态链接共享库的。几乎所有的应用程序都会用到这个目录下的共享库。因此，千万不要轻易对这个目录进行操作
　　/lost+found该目录在大多数情况下都是空的。只有当系统产生异常时，会将一些遗失的片段放在此目录下
　　/media该目录下是光驱和软驱的挂载点，Fedora Core 4已经可以自动挂载光驱和软驱
　　/misc该目录下存放从DOS下进行安装的实用工具，一般为空
　　/mnt该目录是软驱、光驱、硬盘的挂载点，也可以临时将别的文件系统挂载到此目录下
　　/proc该目录是用于放置系统核心与执行程序所需的一些信息。而这些信息是在内存中由系统产生的，故不占用硬盘空间
　　/root该目录是超级用户登录时的主目录
　　/sbin该目录用来存放系统管理员的常用的系统管理程序
　　/tmp该目录用来存放不同程序执行时产生的临时文件。一般Linux安装软件的默认安装路径就是这里
　　/usr这是一个非常重要的目录，用户的很多应用程序和文件都存放在这个目录下，类似于Windows下的Program Files的目录
　　/usr/bin系统用户使用的应用程序
　　/usr/sbin超级用户使用的比较高级的管理程序和系统守护程序
　　/usr/src内核源代码默认的放置目录
　　/srv该目录存放一些服务启动之后需要提取的数据
　　/sys这是Linux 2.6内核的一个很大的变化。该目录下安装了2.6内核中新出现的一个文件系统sysfs。sysfs文件系统集成了下面3种文件系统的信息：针对进程信息的proc文件系统、针对设备的devfs文件系统以及针对伪终端的devpts文件系统。该文件系统是内核设备树的一个直观反映。当一个内核对象被创建的时候，对应的文件和目录也在内核对象子系统中被创建
　　/var这也是一个非常重要的目录，很多服务的日志信息都存放在这里