简单介绍一下Linux的文件系统

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文件系统是linux的一个十分基础的知识，同时也是学习linux的必备知识。
; t) O* [. K+ V, `. p
    本文将站在一个较高的视图来了解linux的文件系统，主要包括了linux磁盘分区和目录、挂载基本原理、文件存储结构、软链接硬链接、和常见目录的介绍。相信有了这些知识对于深入的学习linux会有一定的帮助。文章例子主要是基于ubuntu发行版。

    如有不对之处请大家多多指出。

1.Linux磁盘分区和目录

  Linux发行版本之间的差别很少，差别主要表现在系统管理的特色工具以及软件包管理方式的不同。目录结构基本上都是一样的。Windows的文件结构是多个并列的树状结构，最顶部的是不同的磁盘（分区），如：C，D，E，F等。
  {* z5 j1 q8 D; r7 V! c( q
7 R8 @! N! y. W% wLinux的文件结构是单个的树状结构.可以用tree进行展示。 在Ubuntu下安装tree（sudo apt-get install tree）,并可通过命令来查看。

. K3 z. C9 W  D9 C" f每次安装系统的时候我们都会进行分区，Linux下磁盘分区和目录的关系如下：

3 S% G2 ^) o; p; c  d; m–      任何一个分区都必须挂载到某个目录上。
4 T9 t; r' Z3 K; `% m
8 ^4 g" v- a7 \–      目录是逻辑上的区分。分区是物理上的区分。

8 ?5 F8 H4 ~9 f/ j- Q& O& _$ ^–      磁盘Linux分区都必须挂载到目录树中的某个具体的目录上才能进行读写操作。

& L/ z6 w- z5 [: B1 i–      根目录是所有Linux的文件和目录所在的地方，需要挂载上一个磁盘分区。

以下是我们可能存在的一种目录和分区关系：

1 K% _' L+ @$ |9 d7 a# x1 Y

图1：目录和分区关系
  Q7 C/ d0 }* T( v' A
Q:如何查看分区和目录及使用情况？

, @2 g8 [) P# }2 [# |9 G  h–      fdisk查看硬盘分区表

–      df：查看分区使用情况
) n& e9 R- m& ?7 W
–      du: 查看文件占用空间情况
# l1 u; T  Z3 f) P
Q: 为什么要分区，如何分区？

- l2 }/ i+ l% O/ }% N7 q1 U–      可以把不同资料，分别放入不同分区中管理，降低风险。
' }6 E5 a7 m3 K  z% F+ h: O
–      大硬盘搜索范围大，效率低
. }: k. }: o7 y. F: ^+ d/ f
0 m* {7 u& D' C; P8 k- a–      磁盘配合只能对分区做设定

–      /home /var /usr/local经常是单独分区，因为经常会操作，容易产生碎片

, @! w8 }9 g  S. b
: g; y8 H2 a# H. F8 E
/ f; X' }5 g) O! c* G; m. g2.Mount挂载和NFS简介
, [- r3 b/ Q3 W) [5 T+ b
挂载的概念 ：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，而这些对应的动作就是“挂载”。 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。Mount命令可以实现挂载：

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

! Q+ B. m- i9 I/ ?! {. g# K& `, uQ：所有的磁盘分区都必须被挂载上才能使用，那么我们机器上的硬盘分区是如何被挂载的？
$ R+ v, T! w4 u5 t
- H8 j5 U2 z, s+ Q3 @; C2 oA：这主要是它利用了/etc/fstab文件。每次内核加载它知道从这里开始mount文件系统。每次系统启动会根据该文件定义自动挂载。若没有被自动挂载，分区将不能使用。 如下是我的/etc/fstab的定义，主要是根据装机的分区来的：
4 D) B1 L2 v/ i: |3 B/ w* _* F6 Z- X1 R
8 R' [8 \6 @& Y1 ~- A8 j1 Z# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>
0 v6 c' _9 d; F4 h3 Y5 a
proc            /proc           proc    defaults        0       0
7 `7 _& Q/ G+ l4 O
#/dev/sda1被自动挂载到  /
6 ^) u1 T/ I/ l. U+ h" o$ }
UUID=cb1934d0-4b72-4bbf-9fad-885d2a8eeeb1 /               ext3    relatime,errors=remount-ro 0       1
0 e7 n5 S4 I/ _! C; v
# /dev/sda5 被自动挂载到分区/home
3 l( R- r) W" L4 J6 e
9 g4 T$ [# g9 k( d) e) ?# uUUID=c40f813b-bb0e-463e-aa85-5092a17c9b94 /home           ext3    relatime        0       2
4 A* _# Z4 Q1 [. Q8 t
#/dev/sda7 被自动挂载到/work

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

#分区 /dev/sda6被自动挂载到swap

5 ~6 Q3 l" c5 NUUID=2f8bdd05-6f8e-4a6b-b166-12bb52591a1f none            swap    sw              0       0
1 [9 l7 M0 g$ j$ I' U

7 T3 k* M2 v, V, n; Y0 P  y+ v" X) n
Q：移动硬盘如何挂载？如何挂载一个新的分区？
+ p6 r$ h2 {0 z; P0 e; o
移动硬盘有驱动模块会自动挂载，如果有个新硬盘，要先进行分区，并通过mount命令挂载到某个文件夹。如果要自动挂载则可以修改/etc/fstab文件.
$ f' |1 m) ]( D4 I7 v
+ K& V$ n3 [: w. _3 v: X% cNFS简介：NFS相信在很多地方都有广泛使用，是一个非常好的文件共享方式。我们公司所使用的上传服务就是把文件上传到某台网络服务器上，中间就是通过NFS实现。

使用NFS客户端可以透明的地访问服务器端的文件。NFS也是通过mount来实现，底层是通过NFS通信协议实现。基本原理：
( u# A) r: c! Q4 b% u* t
! h- [5 K) R, ]  _9 W, F, N

图2：NFS基本原理

  R( G/ S# g9 n5 K, L$ J; ~! ^

Ubuntu下面Ubuntu下的例子
# y/ t9 Z  z. z1 o! C
服务端:

$apt-get install nfs-kernel-server
$ u. P" K  [- [. I& R& o) q: ]4 h6 @6 e
vi /etc/exports 添加nfs目录: /personal/nfs_share

10.1.60.34(rw,sync,no_root_squash)
) ^# ~' b5 d8 _2 e% q
  |% T2 @$ j/ ^5 L$sudo exportfs -r
7 S) P0 x6 e; R, Q9 O+ N1 s
6 D7 G" G2 c, b/ B0 K$sudo /etc/init.d/portmap start
4 F/ q4 Q* ~* H& e) i
$sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server start
' Y# b; o" p, G+ O, _6 j2 N
4 _4 X4 Q0 D/ C4 ~客户端:

$sudo apt-get install nfs-common
2 j3 c' ^  @4 @
& a% x$ F7 R( x1 Y3 V: C( {6 c$sudo mount 10.19.34.76:/personal/nfs_share ~/nfsshare例子：

3 I. I! y. n7 E7 a# `: K

3.文件类型

' y; D7 w$ q1 e/ ELinux下面的文件类型主要有：
: y8 c! r% O/ ^6 U  H
a)         普通文件：C语言元代码、SHELL脚本、二进制的可执行文件等。分为纯文本和二进制。
! c9 ]- s; r3 l5 J$ F
8 O# q2 g+ ~5 P6 Q3 E/ I/ Qb)         目录文件：目录，存储文件的唯一地方。
2 C" |4 U; k. `3 S3 W' v
  |: f" F" P  b% f$ F' |c)         链接文件：指向同一个文件或目录的的文件。
4 v6 p/ P& q/ P. u
6 `2 g9 [+ u$ j/ zd)         特殊文件：与系统外设相关的，通常在/dev下面。分为块设备和字符设备。
3 k6 P; [0 G: ~4 @+ G' M7 i" ~/ T
+ A0 H2 k0 g2 c3 h+ q2 Y可以通过ls –l, file, stat几个命令来查看文件的类型等相关信息。
, ~: r* Z3 X2 y0 ~; f

# z! Z$ C+ A2 w4.文件存储结构

1 Z  f+ N3 U4 E0 |5 o: \Linux正统的文件系统(如ext2、ext3)一个文件由目录项、inode和数据块组成。
# ~" P$ n. T3 R" C
$ X' n( \( h) B( A9 a/ ^目录项:包括文件名和inode节点号。

  C' ^& r+ w/ Y9 U' d, b- D7 PInode：又称文件索引节点，是文件基本信息的存放地和数据块指针存放地。
  U" ?+ B3 s% w/ _  V. s
数据块：文件的具体内容存放地。


. J6 W) z8 ~  V$ t$ g1 Z: s  ULinux正统的文件系统(如ext2、3等)将硬盘分区时会划分出目录块、inode Table区块和data block数据区域。一个文件由一个目录项、inode和数据区域块组成。Inode包含文件的属性(如读写属性、owner等，以及指向数据块的指针)，数据区域块则是文件内容。当查看某个文件时，会先从inode table中查出文件属性及数据存放点，再从数据块中读取数据。

站在2w英尺视图,文件存储结构大概如下：
! v5 W5 W# \0 T" q: d) _9 D. a
$ v. _! g! z1 {# b) l! O1 G

图3：文件存储结构2w英尺视图
, T, {* q, O! o+ q( G; N" P$ x7 ^
# |) U! B8 y% c! y# }
其中目录项的结构如下(每个文件的目录项存储在改文件所属目录的文件内容里)：
3 O- |& ]6 A& b4 o# j, v: l

5 p! v# z+ u" J! y! R* I, f0 a. }
图4：目录项结构


/ h! A+ V7 O9 I3 M* j' Y其中文件的inode结构如下（inode里所包含的文件信息可以通过stat filename查看得到）：
( u; d6 Y7 ^3 K) G

% D* }- w, {  v) F- g
) K0 ]5 D: e* B$ ]. p( t4 x' p) M图5：inode结构


! l$ p8 N1 V8 z  {6 W5 w. \以上只反映大体的结构，linux文件系统本身在不断发展。但是以上概念基本是不变的。且如ext2、ext3、ext4文件系统也存在很大差别，如果要了解可以查看专门的文件系统介绍。
; u' y$ _+ u' P1 X% I. C% ~
) g; G* ^# s( W2 y+ f9 c5.软连接、硬链接

( W- x: f7 o$ _; _软链接和硬链接是我们常见的两种概念：
7 ]3 o) @5 ?" s1 ^
硬连接：是给文件一个副本，同时建立两者之间的连接关系。修改其中一个，与其连接的文件同时被修改。如果删除其中任意一个其余的文件将不受影响。
& f' S$ ~* N! d5 B# a  E
( G2 F- T5 S( _  y2 M) g' B软连接:也叫符号连接,他只是对源文件在新的位置建立一个“快捷（借用一下wondows常用词）”，所以，当源文件删除时，符号连接的文件将成为无源之水->仅仅剩下个文件名了，当然删除这个连接，也不会影响到源文件，但对连接文件的使用、引用都是直接调用源文件的。
  A# Y# [- B3 v
+ C/ @  R" {/ Y# X. U具体关系可以看下图：
- I* i0 g" _. g7 `% W
/ ]  I5 ^1 T/ \$ H
7 ^* G* w/ N( G/ C9 n7 P
图5：软链接和硬链接
) t* T" j* f- q& n/ \
  H% \5 E6 d! d
从图上可以看出硬链接和软链接的区别：

. J' B( b4 h- N8 J: l1：硬链接原文件和新文件的inode编号一致。而软链接不一样。
7 X; ?. ^3 G( ~3 a$ V
2：对原文件删除，会导致软链接不可用，而硬链接不受影响。

3：对原文件的修改，软、硬链接文件内容也一样的修改，因为都是指向同一个文件内容的。
; f- A) a6 t4 ]$ |# J, p


1 S% n# \6 w$ y4 v6.文件目录管理命令
" v* o' M9 _* O
磁盘和文件空间

9 [: W1 J/ S4 P1 g: B/ j+ bfdisk df du
1 J# Q  g  h5 G1 x7 N
文件目录与管理
! V; ]& M0 v3 y+ w
$ j$ C& S) a% m6 h5 Ccd pwd mkdir rmdir ls cp rm mv

查看文件内容

cat:
  R: x* i% s  Z' _/ g  w, ~cat [file]
' M! V" v. s8 v0 I! c" F查看文件的内容。全程式concatenate的意思，将文件内容连续输出到屏幕上。第一行到最后一行显示。
4 d' P" @$ a" q1 v& W- m8 ntac:
( x; x- `' F/ H: X: g4 y$ L4 utac [file]
和cat刚好相反 是从最后一行到第一行的方式查看。
1 [8 Z1 q  e9 x; d0 C* l& W0 \
5 W* h# \" A  }, ^$ V0 Ncat有个比较不好的地方时当文件比较大时候没办法看清楚，这个时候可以用more或者Less命令。
) _$ Q2 o) q1 p7 w2 x+ }6 k9 g$ K8 V
& r8 A  f2 p& d2 Fmore:
, o3 v. D1 P, G5 Hmore [file]
0 X+ X" I/ A9 ]  Z. _如果使用grep或者find等命令时，可以配合使用more一页一页的查看。如果看到一半想退出，则敲入’q’即可退出。
6 I# R/ P5 A# Dless:
# J2 J  d2 J! m* z; qless [file]
less比more更有弹性，可以上下翻页。
/ K- U8 l" Z6 y
如果只想读取文件的头几行或者文件的末尾几行，可以用head或tail.
9 q  g" @- Y6 b1 thead –n [file]：读取文件的前n行。
4 q% `! ]9 i! l! s0 ltail –n [file]：读取文件末尾n行。
$ {5 V" t2 {1 `, ?8 X; D. G5 A
以上命令都是用于查看字符文件，二进制文件出来的都是乱码，要看二进制文件的内容，可以用od命令,如查看一个MP3文件里面的内容:
8 L& h  V4 N' [7 F7 @4 @od shijiemori.mp3


8 o9 x1 N- o) E5 R; g文件目录与权限
, e( h; |, J) A1 r4 Z% {3 E. j
: A, m5 K1 X1 `9 c! Bchmod chown chgrp umask
2 ~9 R' ]( D" B% c2 k
文件查找
6 N0 G6 ^3 S, s9 @: F7 H) @$ {
! d( P; S# c; @( E1 K4 W, Nwhich:
4 R! S, `7 D+ bwhich [filename]
, k+ w; T" R- {  n该命令用于查询通过PATH路径到该路径内查找可执行文件。
如：Which passwd:查找可执行文件passwd
whereis:
; C6 I2 H5 w0 ]& |9 ?! Nwhereis [-bmsu] [keyword]
) l- {% _: X, }% g该命令用于把相关字的文件和目录都列出来。(Linux 会将文件都记录在一个文件数据库里面，该命令式从数据库去查询，所以速度比较快,Linux每天会更新该数据库)
$ m) K. `9 w3 k2 g# Z- ~* Y
" q9 \7 g0 e- ^: o: ~# olocate:
locate [filename]
  V6 V" O( ~% y8 Z! e该命令用于把相关字的文件和目录都列出来。查找数据特别快，也是通过数据库方式来查询。但是数据库一周更新一次，所以可能有些存在数据查不到。可以去修改配置文件。

9 U; q) k) ~( ^$ mfind:
find [path] [参数] [keyword]
/ a3 V& A5 `* S6 u( h4 n4 h该命令用于在指定路径下查找文件。不是通过数据来查询，所以速度会比较慢。  

0 T7 b4 L2 G6 h! ^6 g9 R3 T- E+ I' b7.常见目录解释
2 M' k4 R0 ~- }1 ]  I, J
/ D3 ?7 S( u6 ^1 nLinux各种发行版的目录结构基本一致，各个目录简单介绍如下：

$ B& Y: S8 U; g/ @: O) K! r" c% v9 L2 s

目录	描述
/	根目录
/bin	做为基础系统所需要的最基础的命令就是放在这里。比如 ls、cp、mkdir等命令；功能和/usr/bin类似，这个目录中的文件都是可执行的，普通用户都可以使用的命令。
/boot	Linux的内核及引导系统程序所需要的文件，比如 vmlinuz initrd.img 文件都位于这个目录中。在一般情况下，GRUB或LILO系统引导管理器也位于这个目录；启动装载文件存放位置，如kernels,initrd,grub。一般是一个独立的分区。
/dev	一些必要的设备,声卡、磁盘等。还有如 /dev/null. /dev/console /dev/zero /dev/full 等。
/etc	系统的配置文件存放地. 一些服务器的配置文件也在这里；比如用户帐号及密码配置文件； /etc/opt:/opt对应的配置文件 /etc/X11:Xwindows系统配置文件 /etc/xml:XML配置文件 ……
/home	用户工作目录，和个人配置文件，如个人环境变量等，所有的账号分配一个工作目录。一般是一个独立的分区。
/lib	库文件存放地。bin和sbin需要的库文件。类似windows的DLL。
/media	可拆卸的媒介挂载点，如CD-ROMs、移动硬盘、U盘，系统默认会挂载到这里来。
/mnt	临时挂载文件系统。这个目录一般是用于存放挂载储存设备的挂载目录的，比如有cdrom 等目录。可以参看/etc/fstab的定义。
/opt	可选的应用程序包。
/proc	操作系统运行时，进程（正在运行中的程序）信息及内核信息（比如cpu、硬盘分区、内存信息等）存放在这里。/proc目录伪装的文件系统proc的挂载目录，proc并不是真正的文件系统，它的定义可以参见 /etc/fstab 。
/root	Root用户的工作目录
/sbin	和bin类似，是一些可执行文件，不过不是所有用户都需要的，一般是系统管理所需要使用得到的。
/tmp	系统的临时文件，一般系统重启不会被保存。
/usr	包含了系统用户工具和程序。 /usr/bin：非必须的普通用户可执行命令 /usr/include：标准头文件 /usr/lib:/usr/bin/ 和 /usr/sbin/的库文件 /usr/sbin:非必须的可执行文件 /usr/src:内核源码 /usr/X11R6:X Window System, Version 11, Release 6.
/srv	该目录存放一些服务启动之后需要提取的数据

  M4 U$ H/ V" O+ `  H1 T7 H

$ U1 j8 ]+ S( b+ s6 f

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谢谢楼主分享。