Linux文件系统有哪些必备知识？【Linux每日一个知识点第76期】

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在 Linux 中，一切皆文件。作为 Linux 系统学习的基础知识，掌握这项内容是对 Linux 运维工程师的基本要求。今天我们整理了一些相关的文件系统内容，希望通过较高的层次来对文件系统进行解析，帮助大家更加深入的理解。

【Linux 每日一个知识点第 76 期】Linux 文件系统有哪些必备知识？

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。

Linux 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。

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：

–      任何一个分区都必须挂载到某个目录上。

–      目录是逻辑上的区分。分区是物理上的区分。

–      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。

–      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：

 图 1：目录和分区关系

Q: 如何查看分区和目录及使用情况？

–      fdisk 查看硬盘分区表

–      df：查看分区使用情况

–      du: 查看文件占用空间情况

Q: 为什么要分区，如何分区？

–      可以把不同资料，分别放入不同分区中管理，降低风险。

–      大硬盘搜索范围大，效率低

–      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

2.Mount 挂载和 NFS 简介

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：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？

A：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：

# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>

proc            /proc           proc    defaults        0       0

#/dev/sda1 被自动挂载到  /

UUID=cb1934d0-4b72-4bbf-9fad-885d2a8eeeb1 /               ext3    relatime,errors=remount-ro 0       1

# /dev/sda5 被自动挂载到分区 /home

UUID=c40f813b-bb0e-463e-aa85-5092a17c9b94 /home           ext3    relatime        0       2

#/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

UUID=2f8bdd05-6f8e-4a6b-b166-12bb52591a1f none            swap    sw              0       0

Q：移动硬盘如何挂载？如何挂载一个新的分区？

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.

NFS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：

图 2：NFS 基本原理

Ubuntu 下面 Ubuntu 下的例子

服务端:

$apt-get install nfs-kernel-server

vi /etc/exports 添加 nfs 目录: /personal/nfs_share

10.1.60.34(rw,sync,no_root_squash)

$sudo exportfs -r

$sudo /etc/init.d/portmap start

$sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server start

客户端:

$sudo apt-get install nfs-common

$sudo mount 10.19.34.76:/personal/nfs_share ~/nfsshare 例子：

3.文件类型

Linux 下面的文件类型主要有：

1. 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。
2. b)目录文件：目录，存储文件的唯一地方。
3. c)链接文件：指向同一个文件或目录的的文件。
4. d)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。

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。

4. 文件存储结构

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。

目录项: 包括文件名和 inode 节点号。

Inode：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。

数据块：文件的具体内容存放地。

Linux 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：

图 3：文件存储结构 2w 英尺视图

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)：

 图 4：目录项结构 

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）：

图 5：inode 结构

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。

5.软连接、硬链接

软链接和硬链接是我们常见的两种概念：

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[color=red] 任意一个 [/color] 其余的文件将不受影响。

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。

具体关系可以看下图：

图 5：软链接和硬链接

从图上可以看出硬链接和软链接的区别：

1：硬链接原文件和新文件的 inode 编号一致。而软链接不一样。

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。

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