Linux文件系統(tǒng)及操作

作者：xcbeyond
瘋狂源自夢(mèng)想，技術(shù)成就輝煌！微信公眾號(hào)：《程序猿技術(shù)大咖》號(hào)主，專(zhuān)注后端開(kāi)發(fā)多年，擁有豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，樂(lè)于技術(shù)輸出、分享，現(xiàn)階段從事微服務(wù)架構(gòu)項(xiàng)目的研發(fā)工作，涉及架構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)選型、業(yè)務(wù)研發(fā)等工作。對(duì)于Java、微服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、Docker有深入了解，并有大量的調(diào)優(yōu)經(jīng)驗(yàn)。 









對(duì)于初次接觸Linux的人來(lái)說(shuō)，與window相比而言，最大的不同之處就是文件啦。一般的文件大家都是很容易理解的，例如：Word文檔，txt文檔這都屬于常規(guī)文件吧，但是在Linux環(huán)境下，設(shè)備也成了文件，使得初次接觸Linux的人來(lái)說(shuō)或多有些困惑吧，不過(guò)慢慢就習(xí)慣了。所以說(shuō)，在Linux中，一切都是文件。也就是說(shuō)，在Linux中，所有的東西都可以被看成文件，所有的操作都可以歸結(jié)到對(duì)文件的操作，這樣就使得Linux操作系統(tǒng)可以像處理普通文件一樣來(lái)使用所有東西（磁盤(pán)文件，串口，鍵盤(pán)，顯示器，打印機(jī)以及其他的設(shè)備）。

一、Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

       無(wú)論學(xué)習(xí)什么東西，起初都會(huì)引入結(jié)構(gòu)之類(lèi)的話語(yǔ)來(lái)總領(lǐng)全體，使得對(duì)整個(gè)體系有了明了的認(rèn)識(shí)與影像。而文件結(jié)構(gòu)是文件存放在磁盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備中的組織方式，主要體現(xiàn)在對(duì)文件和目錄的組織上。Linux文件系統(tǒng)是以目錄和文件的層次來(lái)安排的（windows也是如此），目錄或者文件都是擁有其屬性（文件類(lèi)型，長(zhǎng)度，所有者，訪問(wèn)權(quán)限等）的，尤其是設(shè)置的目錄和文件權(quán)限，以便提高其訪問(wèn)的安全性。

      其文件結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種多級(jí)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，通過(guò)這種樹(shù)形結(jié)構(gòu)用戶可以瀏覽整個(gè)系統(tǒng)下已經(jīng)擁有權(quán)限的目錄及文件。一般Linux系統(tǒng)安裝完了后，會(huì)有形成固定的目錄結(jié)構(gòu)，其不同的目錄存放著不同類(lèi)別的文件，以此完成一些特定的任務(wù)。Linux根目錄下包含的目錄及其用途如下：
 

二、文件類(lèi)型 

    [xcbeyond@bogon tmp]$ ls -al
    total 120
    drwxrwxrwt. 27 root     root     4096 Nov  2 06:26 .
    dr-xr-xr-x. 22 root     root     4096 Oct 19 01:45 ..
    drwx------.  2 root     root     4096 Oct 12 01:31 .esd-0
    drwx------.  2 xcbeyond xcbeyond 4096 Nov  2 05:23 .esd-500
    drwxrwxrwt.  2 root     root     4096 Nov  2 05:23 .ICE-unix
    drwx------.  2 xcbeyond xcbeyond 4096 Jul 20 07:02 keyring-B651js
    drwx------.  2 root     root     4096 Oct 12 01:31 keyring-dKrzCB
    drwx------.  2 xcbeyond xcbeyond 4096 Oct  7 05:45 keyring-G6gJe4
    drwx------.  2 xcbeyond xcbeyond 4096 Nov  2 05:23 keyring-JaMrno
    （省略……）

       從上述示例中，可以看到列出的文件信息中包含有文件類(lèi)型、文件屬性、用戶名、用戶所在組、文件大小、修改日期、文件名等。其中第一列信息（drwxrwxrwt）是比較重要的，也即是接下來(lái)著重說(shuō)明的內(nèi)容。

      第一列信息包含了10個(gè)字符，分為4組：

      ①第一組（第1位）：文件類(lèi)型
 

  不同的字符代表不同的文件類(lèi)型，如：d代表目錄文件。






         Linux文件類(lèi)型符號(hào)見(jiàn)下表：

 

②第二組（第2-4位）：文件所有者（user）權(quán)限

      ③第三組（第5-7位）：文件所有者的同組用戶（group）權(quán)限

      ④第四組（第8-10位）：其他組用戶（權(quán)限

      ※權(quán)限分為：讀、寫(xiě)、執(zhí)行三種

      1、普通文件

             普通文件是計(jì)算機(jī)用戶用來(lái)存放的數(shù)據(jù)、程序等信息文件，一般被長(zhǎng)期存放在存儲(chǔ)設(shè)備（硬盤(pán)）中。普通文件一般又分為文本文件和二進(jìn)制文件。

      2、目錄文件

              目錄文件是文件系統(tǒng)中一個(gè)目錄所包含的目錄項(xiàng)組成的文件，其只允許系統(tǒng)進(jìn)行修改，用戶進(jìn)程可以讀取目錄文件，但不能對(duì)它們進(jìn)行修改，只有內(nèi)核才可以寫(xiě)目錄文件。

      3、設(shè)備文件

              設(shè)備文件是用于為操作系統(tǒng)與I/O設(shè)備提供鏈接的一種文件，分為字符設(shè)備文件和塊設(shè)備文件，其對(duì)應(yīng)于字符設(shè)備和塊設(shè)備。Linux把對(duì)設(shè)備的I/O作為普通文件的讀取/寫(xiě)入，操作內(nèi)核提供了對(duì)設(shè)備處理和對(duì)文本處理的統(tǒng)一接口。每一種I/O設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備文件，存放在/dev目錄下，如：行式打印機(jī)對(duì)應(yīng)于文件/dev/lp。目前在最新的Linux發(fā)行版本中，一般不用用戶創(chuàng)建設(shè)備文件，因?yàn)檫@些文件是和內(nèi)核相關(guān)聯(lián)的。

               在設(shè)備文件中有一個(gè)極其特殊的文件是/dev/null，學(xué)習(xí)shell腳本時(shí)，就會(huì)知道了，又本叫做“無(wú)底洞文件”，一般用于寫(xiě)入一些不想在console控制顯示的message。

            （1）字符設(shè)備（Character Device）：這是一個(gè)順序的數(shù)據(jù)流設(shè)備，對(duì)這種設(shè)備的讀寫(xiě)是按照字符進(jìn)行的，而且這些字符是連續(xù)地形成一個(gè)數(shù)據(jù)流。字符設(shè)備不具有緩沖區(qū)，所以對(duì)這種設(shè)備的讀寫(xiě)是實(shí)時(shí)的。

             （2）塊設(shè)備（Block Device）：這是一種具有一定結(jié)構(gòu)的隨機(jī)存取設(shè)備，對(duì)這種設(shè)備的讀取是按照塊進(jìn)行的，它使用緩沖區(qū)來(lái)存儲(chǔ)暫時(shí)的數(shù)據(jù)，待時(shí)機(jī)成熟后，從緩存一次性寫(xiě)入設(shè)備或從設(shè)備中一次性讀出放入緩沖區(qū)，如磁盤(pán)和文件系統(tǒng)等。   

[xcbeyond@bogon dev]$ pwd
/dev                                              ※ /dev目錄
[xcbeyond@bogon dev]$ ls -al
total 4
drwxr-xr-x. 18 root root        3920 Nov  3 06:28 .
dr-xr-xr-x. 22 root root        4096 Nov  3 06:28 ..
crw-rw----.  1 root video    10, 175 Nov  3 06:28 agpgart
drwxr-xr-x.  2 root root         640 Nov  3 06:28 block                ※目錄
drwxr-xr-x.  2 root root         100 Nov  3 06:28 bsg
drwxr-xr-x.  3 root root          60 Nov  3 06:28 bus
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 cdrom -> sr0         ※link文件
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 cdrom1 -> sr1
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 cdrw -> sr0
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 cdrw1 -> sr1
drwxr-xr-x.  2 root root        3020 Nov  3 06:28 char
crw-------.  1 root root      5,   1 Nov  3 06:28 console              ※字符設(shè)備文件
lrwxrwxrwx.  1 root root          11 Nov  3 06:28 core -> /proc/kcore
drwxr-xr-x.  3 root root          80 Nov  3 06:28 cpu
crw-rw----.  1 root root     10,  61 Nov  3 06:28 cpu_dma_latency
crw-rw----.  1 root root     10,  62 Nov  3 06:28 crash
drwxr-xr-x.  5 root root         100 Nov  3 06:28 disk
crw-rw----+  1 root audio    14,   9 Nov  3 06:28 dmmidi
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 dvd -> sr0
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 dvd1 -> sr1
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 dvdrw -> sr0
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 dvdrw1 -> sr1
lrwxrwxrwx.  1 root root           3 Nov  3 06:28 fb -> fb0
crw-rw----.  1 root root     29,   0 Nov  3 06:28 fb0
lrwxrwxrwx.  1 root root          13 Nov  3 06:28 fd -> /proc/self/fd
crw-rw-rw-.  1 root root      1,   7 Nov  3 06:28 full
crw-rw-rw-.  1 root root     10, 229 Nov  3 06:28 fuse
crw-rw----.  1 root root    250,   0 Nov  3 06:28 hidraw0
crw-rw----.  1 root root     10, 228 Nov  3 06:28 hpet
drwxr-xr-x.  2 root root          40 Nov  3 06:28 hugepages
crw-------.  1 root root    229,   0 Nov  3 06:28 hvc0
drwxr-xr-x.  4 root root         260 Nov  3 06:28 input
crw-rw----.  1 root root      1,  11 Nov  3 06:28 kmsg
srw-rw-rw-.  1 root root           0 Nov  3 06:28 log
brw-rw----.  1 root disk      7,   0 Nov  3 06:28 loop0             ※塊設(shè)備文件
brw-rw----.  1 root disk      7,   1 Nov  3 06:28 loop1
brw-rw----.  1 root disk      7,   2 Nov  3 06:28 loop2
brw-rw----.  1 root disk      7,   3 Nov  3 06:28 loop3

     4、鏈接文件

       鏈接文件又稱(chēng)為符號(hào)鏈接文件，類(lèi)似于window下的快捷方式文件，它提供了共享文件的一種方法，在鏈接文件中不是通過(guò)文件名實(shí)現(xiàn)文件共享，而是通過(guò)鏈接文件所包含的指向文件的指針來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的訪問(wèn)。普通用戶可以建立鏈接文件，并通過(guò)其指針?lè)绞皆L問(wèn)其所指向的那個(gè)文件。根據(jù)鏈接對(duì)象不同，鏈接文件可以分為硬鏈接文件和符號(hào)鏈接文件。

    5、管道文件

     管道文件主要用于進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)，它是Linux進(jìn)程間的一種通信機(jī)制。管道是將某一個(gè)進(jìn)程數(shù)據(jù)寫(xiě)入管道的一端，另一個(gè)進(jìn)程從管道另一端讀取數(shù)據(jù)。管道文件也可以分為匿名管道和命名管道兩種。

     6、套接字文件

     套接字（Socket）文件主要用于在不同計(jì)算機(jī)的進(jìn)程間的通信。套接字是操作系統(tǒng)內(nèi)核中的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相互通信的通道。套接字有3種類(lèi)型：流式套接字、數(shù)據(jù)報(bào)套接字和原始套接字。流式套接字也是TCP套接字（面向連接的套接字），數(shù)據(jù)報(bào)套接字也就是UDP套接字（無(wú)連接的套接字），原始套接字通常用“SOCK_RAW”表示。

三、文件訪問(wèn)權(quán)限

     文件訪問(wèn)權(quán)限是指文件系統(tǒng)為了進(jìn)行安全管理需要在對(duì)文件操作時(shí)進(jìn)行的用戶身份認(rèn)證。合法權(quán)限的用戶進(jìn)行操作，而沒(méi)有權(quán)限的用戶就不能對(duì)其文件進(jìn)行操作。由于Linux系統(tǒng)是一個(gè)典型的多用戶操作系統(tǒng)，不同的用戶處于不同的地位。為了保護(hù)系統(tǒng)的安全性，Linux系統(tǒng)對(duì)不同用戶訪問(wèn)相同文件做了不同訪問(wèn)權(quán)限的設(shè)定，即不同用戶對(duì)于相同文件具有不同的讀、寫(xiě)、執(zhí)行的權(quán)限差異。

     用戶在登錄Linux系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)UID，來(lái)區(qū)分不同用戶的權(quán)限級(jí)別，root用戶具有最高的用戶權(quán)限，其UID=0。