Linux 文件系统的特点

1 文件和目录被组织成一个单根倒置的树形结构
2 文件系统从根目录开始，用 / 表示
3 根文件系统为rootfs，即root filesystem
4 以. 开头的文件为隐藏文件
5 路径中上级和下级目录之间分割使用 /

Linux 目录结构规范

结构规范，即特定的目录应该存放特定的文件。由文件系统层次结构标准(Filesystem Hierarchy Standard) 实现。主要用于参考，并不是一个强制标准。标准文档可参考地址 http://www.pathname.com/fhs

Linux 文件系统目录文件

#查看/ 目录下的子目录结构
[root@CentOS8 ~]#tree -L 1 //boot	启动系统引导文件存放目录，包括内核文件(vmlinuxz)及引导加载器(bootloader)
/bin 	存放所有用户的基本命令，该目录不能独立分区
/sbin	存放管理类的基本命令，该目录不能独立分区
/lib	存放系统启动时程序依赖的基本共享库文件及内核模块文件(lib/modules);类似的有目录/lib64，专用于存放x86_64系统上的辅助共享文件
/etc	配置文件目录
/home	普通用户的家目录
/root	管理员用户的家目录
/media	便携式移动设备挂载点
/mnt	临时文件系统挂载点
/dev	存储设备文件及特殊文件b:block device，随机访问c:character device，线性访问
/opt	第三方引用程序的安装位置
/srv	存放系统运行服务用到的数据
/tmp	临时文件存储位置/usr	universal shared,read-only databin:保证系统拥有完整功能而提供的应用程序lib:32位使用，类似lib64，只存在64位系统include:C程序的头文件(header files)share:结构化独立的数据，例doc，man等local:第三方应用程序的安装位置/var	variable data filescache:应用程序缓存数据目录lib:应用程序状态信息数据local:专用于为/usr/local 下的应用程序存储可变数据lock:锁文件log:日志目录及文件opt:专用于/opt下的应用程序存储可变数据run:运行中的进程相关数据，通常用于存储进程pid 文件spool:应用程序数据池tmp:保存系统两次重启之间产生的临时数据/proc	用于输出内核与进程信息相关的虚拟文件系统
/sys	用于输出当前系统上硬件设备相关信息虚拟文件系统
/selinux	security enhanced Linux,selinux 相关的安全策略等信息

应用程序的组成部分

二进制程序
/bin,/sbin,/usr/bin,/usr/sbin,/usr/local/bin,/usr/local/sbin,/usr/local/sbin库文件
/lib,/lib64,/usr/lib,/usr/lib64,/usr/local/lib,/usr/local/lib64配置文件
/etc,/etc/DIRECTORY,/usr/local/etc帮助文件
/usr/share/man,/usr/share/doc,/usr/local/share/man,/usr/local/share/doc

文件路径

文件的路径分为两种，绝对路径和相对路径。
绝对路径，从根目录开始每一级下层目录都需要详细描述，表现形式为以根目录 / 开始
相对路径，针对某个目录的相对路径，不以根目录 / 开始

#绝对路径
[root@CentOS8 ~]#cat /etc/centos-release
CentOS Linux release 8.1.1911 (Core) #相对路径
[root@CentOS8 etc]#cat centos-release
CentOS Linux release 8.1.1911 (Core) #基名：basename,只取文件名，不要路径
[root@CentOS8 ~]#basename /etc/sysconfig/network
network
#目录名：dirname,只取路径，不要文件名
[root@CentOS8 ~]#dirname /etc/sysconfig/network
/etc/sysconfigps:使用相对路径时，[.]和[..]是有特殊含义的
. 表示当前所在目录
..	表示当前目录的上一级目录，即父目录
[root@CentOS8 etc]#cd ./../
[root@CentOS8 /]#pwd
/

Linux 文件类型

- 普通文件-文件属性中，第一个字符用 -表示

1. 纯文本文件，存储可读数据，如数字、字母、下划线。几乎所有的配置文件都属于该类型
2. 二进制可执行文件，有特殊格式的可执行程序，内容不可直接读，如cat 本身就是一个二进制文件
3. 数据格式文件，存储程序在运行过程中需读取的某些特点格式的数据文件，如图片，压缩文件，日志文件等。通常该类文件需特定的工具才能打开查看

d 目录文件 文件夹， 文件属性中，第一个字符用 d表示

l 链接文件 给系统中已有的某个文件指定另一个可用于访问它的不同文件名称。链接文件分 软连接和 硬链接，软连接类似于windows中的快捷方式。文件属性中，第一个字符用 l表示

p 管道文件 本质是一个伪文件(实为内核缓冲区)。主要目的是为了解决进程间通讯(InterProcess Communication,IPC)问题。其与进程没有关系，是真正且独立的文件，可在任意进程之间实现通信。严格遵守先进先出的原则。文件属性中，第一个字符用 p 表示

ps:管道文件的局限性
1. 自己写的数据不能自己读
2. 数据一旦被读后，管道中就不存在，即不可反复读取
3. 管道采用半双工通信方式，套接字文件支持全双工，故管道使用不多常见的通信方式有三种
单工通信：只能像一个方向传输信息，如传统的收音机
半双工通信：可以双向传输信息，但不能同时进行传输，只能轮流进行，如对讲机
全双工通信：可同时双向传输信息，如手机

c 字符设备文件 通常时一些串行接口设备在用户控件的体现，如键盘、鼠标。字符设备是按字符为单位进行输入输出，且按一定的顺序进行。文件属性中，第一个字符用 c 表示

b 块设备文件 以**块(如4096个字节)**为单位，访问数据，提供随机访问的接口设备，如磁盘、硬盘、U盘等。可随机的在硬盘的不同块读写，通常块设备有多个，可利用缓存提高速度。文件属性中，第一个字符用 b 表示

s 套接字文件 被称为数据接口文件，被用在基于网络的数据通讯使用。全双工方式实现数据通信。文件属性中，第一个字符用 s 表示

文件的相关信息

磁盘上存放的文件包含metadata，data 两部分。

data 文件的内容，即文件的数据部分，比如文本的内容可通过cat 命令查看。存放在磁盘里的数据空间(data block)中

metadata 文件的属性信息，即文件的元数据，如文件的类型，大小，节点号(inode number)，权限，所有者，所属组，时间等；存放在磁盘中的节点空间(inode block)中

ps：目录文件的数据部分(data block)存放的就是目录中的文件名等信息

文件的时间属性
文件的时间属性有三种：
atime：access time，记录最后一次的访问时间
mtime：modify time，记录最后一次文件的数据部分的修改时间
ctime：change time，记录最后一次文件元数据的修改时间

ps：
1 mtime 只有修改文件内容才会改变，即修改元数据data block 部分
2 ctime 修改文件属性才会改变，即修改元数据inode block 部分。如重命名文件，修改文件所有者，移动文件等
3 mtime 的改变一定会引起ctime 的改变
4 在目录中创建、删除文件等都会改变目录的mtime；除了目录的mtime 引起ctime 改变之外，对目录本身的元数据修改也会改变ctime
5 每次读取文件都会即时更新atime，会导致对磁盘额外的写操作，从而影响性能。从CentOS6 开始默认开启了一个relatime 的挂载选项，此选项要求文件的atime 只有满足两个条件之一才会更新

• 条件1 文件的atime 时间超过一天以上
• 条件2 文件的mtime 事件比atime 更晚

文件元数据和节点表结构

每个文件的属性信息，如：文件的大小，时间，类型等，称为文件的元数据(meta data)，这些元数据时存放在node(index node)表中。
第一个node表记录了一个文件的元数据信息：inode number 节点号，文件类型，权限，UID，GID，链接数(指向这个文件名路径名称个数)，该文件的大小和不同的时间戳，指向磁盘上文件的数据块指针，有关文件的其他数据

inode 表和目录

目录是个特殊文件，目录文件的内容保存了此目录中文件的列表及inode number对应关系

cp 和inode

• 分配一个空间的inode 号，在inode 表中生成新条目
• 在目录中新建一个目录项，将名称和inode 编号关联
• 拷贝数据生成新的文件

rm 和inode

• 链接数递减，从而释放的inode 号可被重用
• 把数据块放在空闲列表中
• 删除目录项
• 数据实际上不会马上被删除，但当另一个文件使用数据块时被覆盖

mv 和inode

• 如果mv 命令的目标和源在相同的文件系统，作为mv 命令
  • 用新的文件名创建对应新的目录项
  • 删除旧目录条目对应的旧的文件名
  • 不影响inode 表(除时间戳)或磁盘上的数据位置：没有数据被移动
• 如果目标和源在一个不同的文件系统，mv 等同于cp 和rm 的效果

范例：删除大文件

#注意：/dev/null 和/dev/zero 的区别
#/dev/zero	零，就是不停填充0000000, 把硬盘占满
#/dev/null	空，丢去到空(类似windows的回收站)
[root@centos8 data]#cat /dev/null > /var/log/huge.log