linux文件系统基础

一 、linux文件结构
文件结构是文件存放在磁盘等存贮设备上的组织方法。主要体现在对文件和目录的组织上。
目录提供了管理文件的一个方便而有效的途径。
linux使用标准的目录结构，在安装的时候，安装程序就已经为用户创建了文件系统和完整而固定的目录组成形式，并指定了每个目录的作用和其中的文件类型。



/根目录
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bin home dev etc lib sbin tmp usr var
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rc.d cron.d X11R6 src lib local man bin
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init.d rc0.d rc1.d rc2.d …… linux bin lib src



linux采用的是树型结构。最上层是根目录，其他的所有目录都是从根目录出发而生成的。微软的DOS和windows也是采用树型结构，但是在DOS和 windows中这样的树型结构的根是磁盘分区的盘符，有几个分区就有几个树型结构，他们之间的关系是并列的。但是在linux中，无论操作系统管理几个 磁盘分区，这样的目录树只有一个。从结构上讲，各个磁盘分区上的树型目录不一定是并列的。
如果这样讲不好理解的话，我来举个例子：

有一块硬盘，分成了4个分区，分别是/；/boot；/usr和windows下的fat
对于/和/boot或者/和/usr，它们是从属关系；对于/boot和/usr，它们是并列关系。
如果我把windows下的fat分区挂载到/mnt/winc下，（挂载？？哦，别急，呵呵，一会就讲，一会就讲。）那么对于/mnt/winc和/usr或/mnt/winc和/boot来说，它们是从属于目录树上没有任何关系的两个分支。


因为linux是一个多用户系统，制定一个固定的目录规划有助于对系统文件和不同的用户文件进行统一管理。但就是这一点让很多从windows转到linux的初学者感到头疼。下面列出了linux下一些主要目录的功用。


/bin 二进制可执行命令
/dev 设备特殊文件
/etc 系统管理和配置文件
/etc/rc.d 启动的配置文件和脚本
/home 用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示
/lib 标准程序设计库，又叫动态链接共享库，作用类似windows里的.dll文件
/sbin 系统管理命令，这里存放的是系统管理员使用的管理程序
/tmp 公用的临时文件存储点
/root 系统管理员的主目录（呵呵，特权阶级）
/mnt 系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。
/lost+found 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows下叫什么.chk）就在这里
/proc 虚拟的目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息。
/var 某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件
/usr 最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含：
/usr/X11R6 存放X window的目录
/usr/bin 众多的应用程序
/usr/sbin 超级用户的一些管理程序
/usr/doc linux文档
/usr/include linux下开发和编译应用程序所需要的头文件
/usr/lib 常用的动态链接库和软件包的配置文件
/usr/man 帮助文档
/usr/src 源代码，linux内核的源代码就放在/usr/src/linux里
/usr/local/bin 本地增加的命令
/usr/local/lib 本地增加的库





二 、linux文件系统
文件系统指文件存在的物理空间，linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统 按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。一个操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。
linux文件系统使用索引节点来记录文件信息，作用像windows的文件分配表。
索引节点是一个结构，它包含了一个文件的长度、创建及修改时间、权限、所属关系、磁盘中的位置等信息。一个文件系统维护了一个索引节点的数组，每个文件或 目录都与索引节点数组中的唯一一个元素对应。系统给每个索引节点分配了一个号码，也就是该节点在数组中的索引号，称为索引节点号。
linux文件系统将文件索引节点号和文件名同时保存在目录中。所以，目录只是将文件的名称和它的索引节点号结合在一起的一张表，目录中每一对文件名称和索引节点号称为一个连接。
对于一个文件来说有唯一的索引节点号与之对应，对于一个索引节点号，却可以有多个文件名与之对应。因此，在磁盘上的同一个文件可以通过不同的路径去访问它。
可以用ln命令对一个已经存在的文件再建立一个新的连接，而不复制文件的内容。
连接有软连接和硬连接之分，软连接又叫符号连接。它们各自的特点是：

硬连接：原文件名和连接文件名都指向相同的物理地址。
目录不能有硬连接；硬连接不能跨越文件系统（不能跨越不同的分区）
文件在磁盘中只有一个拷贝，节省硬盘空间；
由于删除文件要在同一个索引节点属于唯一的连接时才能成功，因此可以防止不必要的误删除。

符号连接：用ln -s命令建立文件的符号连接
符号连接是linux特殊文件的一种，作为一个文件，它的数据是它所连接的文件的路径名。类似windows下的快捷方式。
可以删除原有的文件而保存连接文件，没有防止误删除功能。


这一段的的内容过于抽象，又是节点又是数组的，我已经尽量通俗再通俗了，又不好加例子作演示。大家如果还是云里雾里的话，我也没有什么办法了，只有先记住，日后在实际应用中慢慢体会、理解了。这也是我学习的一个方法吧。





三 、挂载文件系统
由上一节知道，linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。这里所说的“按一定方式”就是指的挂载。
将一个文件系统的顶层目录挂到另一个文件系统的子目录上，使它们成为一个整体，称为挂载。把该子目录称为挂载点。
举个例子吧：


根分区：


/根目录
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bin home dev etc lib sbin tmp usr var
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rc.d cron.d
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init.d rc0.d rc1.d rc2.d ……




/usr分区 ：

usr
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X11R6 src lib local man bin
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linux bin lib src




挂载之后就形成了文章开始时的那个图。像不像挂上去的？

注意：1、挂载点必须是一个目录。

2、一个分区挂载在一个已存在的目录上，这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用。
对于其他操作系统建立的文件系统的挂载也是这样。但是需要理解的是：光盘、软盘、其他操作系统使用的文件系统的格式与linux使用的文件系统格式是不一 样的。光盘是ISO9660；软盘是fat16或ext2；windows NT是fat16、NTFS；windows98是fat16、fat32；windows2000和windowsXP是fat16、fat32、 NTFS。挂载前要了解linux是否支持所要挂载的文件系统格式。


挂载时使用mount命令：
格式：mount [-参数] [设备名称] [挂载点]

其中常用的参数有
-t<文件系统类型> 指定设备的文件系统类型，常见的有：
minix linux最早使用的文件系统
ext2 linux目前常用的文件系统
msdos MS-DOS的fat，就是fat16
vfat windows98常用的fat32
nfs 网络文件系统
iso9660 CD-ROM光盘标准文件系统
ntfs windows NT 2000的文件系统
hpfs OS/2文件系统
auto 自动检测文件系统
-o<选项> 指定挂载文件系统时的选项。有些也可用在/etc/fstab中。常用的有
codepage=XXX 代码页
iocharset=XXX 字符集
ro 以只读方式挂载
rw 以读写方式挂载
nouser 使一般用户无法挂载
user 可以让一般用户挂载设备



提醒一下，mount命令没有建立挂载点的功能，因此你应该确保执行mount命令时，挂载点已经存在。（不懂？说白了点就是你要把文件系统挂载到哪，首先要先建上个目录。这样OK？）

例子：windows98装在hda1分区，同时计算机上还有软盘和光盘需要挂载。
# mk /mnt/winc
# mk /mnt/floppy
# mk /mnt/cdrom
# mount -t vfat /dev/hda1 /mnt/winc
# mount -t msdos /dev/fd0 /mnt/floppy
# mount -t iso9660 /dev/cdrom /mnt/cdrom
现在就可以进入/mnt/winc等目录读写这些文件系统了。

要保证最后两行的命令不出错，要确保软驱和光驱里有盘。（要是硬盘的磁盘片也可以经常随时更换的话，我想就不会犯这样的错误了 :-> ）
如果你的windows98目录里有中文文件名，使用上面的命令挂载后，显示的是一堆乱码。这就要用到 -o 参数里的codepage iocharset选项。codepage指定文件系统的代码页，简体中文中文代码是936；iocharset指定字符集，简体中文一般用cp936或 gb2312。


当挂载的文件系统linux不支持时，mount一定报错，如windows2000的ntfs文件系统。可以重新编译linux内核以获得对该文件系统的支持。关于重新编译linux内核，就不在这里说了。

四 、自动挂载
每次开机访问windows分区都要运行mount命令显然太烦琐，为什么访问其他的linux分区不用使用mount命令呢？
其实，每次开机时，linux自动将需要挂载的linux分区挂载上了。那么我们是不是可以设定让linux在启动的时候也挂载我们希望挂载的分区，如windows分区，以实现文件系统的自动挂载呢？
这是完全可以的。在/etc目录下有个fstab文件，它里面列出了linux开机时自动挂载的文件系统的列表。我的/etc/fstab文件如下：



/dev/hda2 / ext3 defaults 1 1
/dev/hda1 /boot ext3 defaults 1 2
none /dev/pts devpts gid=5,mode=620 0 0
none /proc proc defaults 0 0
none /dev/shm tmpfs defaults 0 0
/dev/hda3 swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /mnt/cdrom iso9660 noauto,codepage=936,iocharset=gb2312 0 0
/dev/fd0 /mnt/floppy auto noauto,owner,kudzu 0 0
/dev/hdb1 /mnt/winc vfat defaults,codepage=936,iocharset=cp936 0 0
/dev/hda5 /mnt/wind vfat defaults,codepage=936,iocharset=cp936 0 0




在/etc/fstab文件里，第一列是挂载的文件系统的设备名，第二列是挂载点，第三列是挂载的文件系统类型，第四列是挂载的选项，选项间用逗号分隔。第五六列不知道是什么意思，还望高手指点。

在最后两行是我手工添加的windows下的C；D盘，加了codepage=936和iocharset=cp936参数以支持中文文件名。参数defaults实际上包含了一组默认参数：

rw 以可读写模式挂载
suid 开启用户ID和群组ID设置位
dev 可解读文件系统上的字符或区块设备
exec 可执行二进制文件
auto 自动挂载
nouser 使一般用户无法挂载
async 以非同步方式执行文件系统的输入输出操作

大家可以看到在这个列表里，光驱和软驱是不自动挂载的，参数设置为noauto。（如果你非要设成自动挂载，你要确保每次开机时你的光驱和软驱里都要有盘，呵呵。）

 

Linux开机程序内幕

由于操作系统正在变得越来越复杂，所以开机引导和 关机下电的过程也越来越智能化。从简单的DOS系统转移到Windows NT系统，人们已经亲身感受到了这些变化——这已不仅仅是核心操作系统的启动引导和关闭了，还包括必须要同时启动或者关闭相当数量的服务项目。类似于 Windows NT，Linux系统启动过程需要打开的服务项目也是数量极大的。

这里，我们假设大家已经熟悉其它操作系统的引导过程，了解硬件的自检引导步骤，就只从Linux操作系统的引导加载程序（对个人电脑而言通常是LILO）开始，介绍Linux开机引导的步骤。

加载内核

LILO启动之后，如果你选择了Linux作为准备引导的操作系统，第一个被加载的东西就是内核。请记住此时的计算机内存中还不存在任何操作系统，PC （因为它们天然的设计缺陷）也还没有办法存取机器上全部的内存。因此，内核就必须完整地加载到可用RAM的第一个兆字节之内。为了实现这个目的，内核是被 压缩了的。这个文件的头部包含着必要的代码，先设置CPU进入安全模式（以此解除内存限制），再对内核的剩余部分进行解压缩。

执行内核

内核在内存中解压缩之后，就可以开始运行了。此时的内核只知道它本身内建的各种功能，也就是说被编译为模块的内核部分还不能使用。最基本的是，内核必须有 足够的代码设置自己的虚拟内存子系统和根文件系统（通常就是ext2文件系统）。一旦内核启动运行，对硬件的检测就会决定需要对哪些设备驱动程序进行初始 化。从这里开始，内核就能够挂装根文件系统（这个过程类似于Windows识别并存取C盘的过程）。内核挂装了根文件系统之后，将启动并运行一个叫做 init的程序。

注意：在这里我们故意略去了Linux内核启动的许多细节，这些细节只有内核开发人员才感兴趣。如果你好奇的话，可以访问http：//地址处的 “Kernel Hackers Guide”。

init进程

init进程是非内核进程中第一个被启动运行的，因此它的进程编号PID的值总是1。init读它的配置文件/etc/inittab，决定需要启动的运 行级别（Runlevel）。从根本上说，运行级别规定了整个系统的行为，每个级别（分别由0到6的整数表示）满足特定的目的。如果定义了 initdefault级别，这个值就直接被选中，否则需要由用户输入一个代表运行级别的数值。

输入代表运行级别的数字之后，init根据/etc/inittab文件中的定义执行一个命令脚本程序。缺省的运行级别取决于安装阶段对登录程序的选择：是使用基于文本的，还是使用基于X-Window的登录程序。


rc命令脚本程序


我们已经知道，当运行级别发生改变时，将由/etc/inittab文件定义需要运行哪一个命令脚本程序。这些命令脚本程序负责启动或者停止该运行级别特 定的各种服务。由于需要管理的服务数量很多，因此需要使用rc命令脚本程序。其中，最主要的一个是/etc/rc.d/rc，它负责为每一个运行级别按照 正确的顺序调用相应的命令脚本程序。我们可以想象，这样一个命令脚本程序很容易变得难以控制！为了防止这类事件的发生，需要使用精心设计的方案。

对每一个运行级别来说，在/etc/rc.d子目录中都有一个对应的下级目录。这些运行级别的下级子目录的命名方法是rcX.d，其中的X就是代表运行级别的数字。比如说，运行级别3的全部命令脚本程序都保存在/etc/rc.d/rc3.d子目录中。

在各个运行级别的子目录中，都建立有到/etc/rc.d/init.d子目录中命令脚本程序的符号链接，但是，这些符号链接并不使用命令脚本程序在 /etc/rc.d/init.d子目录中原来的名字。如果命令脚本程序是用来启动一个服务的，其符号链接的名字就以字母S打头；如果命令脚本程序是用来 关闭一个服务的，其符号链接的名字就以字母K打头。

许多情况下，这些命令脚本程序的执行顺序都很重要。如果没有先配置网络接口，就没有办法使用DNS服务解析主机名！为了安排它们的执行顺序，在字母S或者 K的后面紧跟着一个两位数字，数值小的在数值大的前面执行。比如：/etc/rc.d/rc3.d/S50inet就会在 /etc/rc.d/rc3.d/S55named之前执行（S50inet配置网络设置，S55named启动DNS服务器）。

存放在/etc/rc.d/init.d子目录中的、被符号链接上的命令脚本程序是真正的实干家，是它们完成了启动或者停止各种服务的操作过程。当 /etc/rc.d/rc运行通过每个特定的运行级别子目录的时候，它会根据数字的顺序依次调用各个命令脚本程序执行。它先运行以字母K打头的命令脚本程 序，然后再运行以字母S打头的命令脚本程序。对以字母K打头的命令脚本程序来说，会传递Stop参数；类似地对以字母S打头的命令脚本程序来说，会传递 Start参数。

编写自己的rc命令脚本


在维护Linux系统运转的日子里，肯定会遇到需要系统管理员对开机或者关机命令脚本进行修改的情况。有两种方法可以用来实现修改的目的：

● 如果所做的修改只在引导开机的时候起作用，并且改动不大的话，可以考虑简单地编辑一下/etc/rc.d/rc.local脚本。这个命令脚本程序是在引导过程的最后一步被执行的。

● 如果所做的修改比较细致，或者还要求关闭进程使之明确地停止运行，则需要在/etc/rc.d/init.d子目录中添加一个命令脚本程序。这个命令脚本程序必须可以接受Start和Stop参数并完成相应的操作。

第一种方法，编辑/etc/rc.d/rc.local脚本，当然是两种方法中比较简单的。如果想在这个命令脚本程序中添加内容，只需要使用喜欢的编辑器程序打开它，再把打算执行的命令附加到文件的末尾就可以了。这对一两行的修改来说的确很便利。

如果确实需要使用一个命令脚本程序，这时必须选择第二个方法。编写一个rc命令脚本程序的过程并不像想象中那么困难。我们下面就给出一个例子，看看它是怎样实现的（顺便说一句，你可以把我们的例子当作范本，按照自己的需要进行修改和添加）。

假设你打算每隔60分钟调用一个特殊的程序来弹出一条消息，提醒自己需要从键盘前面离开休息一会儿，命令脚本程序将包括下面几个部分：

● 关于这个命令脚本程序功能的说明（这样就不会在一年之后忘记它）；

● 在试图运行它之前验证这个命令脚本程序确实存在；

● 接受start和stop参数并执行要求的动作。

参数给定后，我们就可以编写命令的脚本程序。这个程序很简单，大家可以自己编写一下，我在这里就不给出了。

编写好新的命令脚本程序之后，再从相关的运行级别子目录中加上必要的符号链接，来控制这个命令脚本程序的启动或者停止。在我的印象中，只想让它在运行级别 3或者运行级别5中启动，原因是我认为只有这两个运行级别才是日常工作的地方。最后，希望这个命令脚本程序在进入运行级别6（重启动）的时候被关闭。


激活或者禁止服务项目


有的时候会发现，在引导的时候并不需要某个特定的服务被启动。如果你正在考虑使用Linux替换Windows NT的文件和打印服务器，就更是如此。

我们已经知道，在特定的运行级别子目录中给符号链接改个名称，就可以让该服务不被启动，如把其名称的第一个字母由S改为K。一旦熟练掌握了命令行和符号链接，就会发现这是激活或者禁止服务的最快办法。

在学习这个改名方法的时候，可能会觉得图形化的操作界面ksysv比较容易掌握。虽然它原来是设计使用在KDE环境里的，但在Red Hat Linux 7.2下缺省安装的GNOME环境里也运行得很好。如果想启动它，只需简单地打开一个xterm窗口，并输入ksysv命令就可以了。屏幕上会出现一个窗 口，其中列出了能够修改的全部参数，需要时还包括在线帮助。

警告：如果是在一个现实中的系统上学习本文的知识，要多多运用常识。当试着对启动脚本程序进行修改的时候，要记住所做的修改可能会造成你的系统不能正常工 作，而且无法采用重启动的方法恢复。不要在正常运转的系统上实验新的设置，对你准备修改的文件要全部进行备份。最重要的是，在手边要准备一张引导盘以防不 测。

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