1.5 Linux文件系统入门

Linux文件系统是Linux系统的核心模块。通过使用文件系统，用户可以很好地管理各项文件及目录资源。本节将对Linux常用的文件系统、文件的基本概念和目录的基本概念等进行系统、全面的介绍。

1.5.1 Linux常用文件系统介绍

随着Linux的不断发展，其所能支持的文件格式系统也在迅速扩充。特别是Linux2.4内核正式推出后，出现了大量新的文件系统，其中包括日志文件系统Ext3、ReiserFS、XFS、JFS和其他文件系统。Linux系统核心可以支持10多种文件系统类型：JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等。其中，较为普遍的有如下几种：

● Minix是Linux支持的第一个文件系统，对用户有很多限制，性能低下，有些没有时间标记，文件名最长为l4个字符。Minix文件系统最大的缺点是只能使用64MB的硬盘分区，所以目前已经没有人使用该文件系统了。

● Xia是Minix文件系统修正后的版本，在一定程度上解决了文件名和文件系统大小的局限；但没有新的特色，目前很少有人使用。

● ISO9660标准CDROM文件系统，通用的Rock Ridge增强系统，允许长文件名。

● NFS（Network File System）是Sun公司推出的网络文件系统，允许在多台计算机之间共享同一文件系统，易于从所有这些计算机上存取文件。

● SysV是System V/Coherent在Linux平台上的文件系统。

● 扩展文件系统（Ext File System）是随着Linux不断地成熟而引入的，它包含了几个重要的扩展，但提供的性能不令人满意。1994年人们引入了第二扩展文件系统（second Extended Filesystem，Ext2）。

● Ext3（third Extended Filesystem）是由开放资源社区开发的日志文件系统，被设计成Ext2的升级版本，尽可能地方便用户从Ext2向Ext3迁移。Ext3在Ext2的基础上加入了记录元数据的日志功能，努力保持向前和向后的兼容性。这个文件系统也许称为Ext2的下一个版本更为合适些。Ext3还支持异步的日志，这意味着其性能可能比Ext2还好。

除了上面这些Linux支持的文件系统外，Linux还可以支持基于Windows和Netware的文件系统，例如UMSDOS、MSDOS、VFAT、HPFS、SMB和NCPFS等。兼容这些文件系统对Linux用户来说是很重要的，毕竟在桌面环境下Windows文件系统还是很流行的，而Netware网络也有许多用户，Linux用户也要共享这些文件系统的数据。

● UMSDOS是一种Linux下的MSDOS文件系统驱动，支持长文件名、所有者、允许权限、连接和设备文件。允许一个普通的MSDOS文件系统用于Linux，而且无须为其建立单独的分区。

● MSDOS是在DOS、Windows和某些OS/2操作系统上使用的一种文件系统，其名称采用“8+3”的形式，即8个字符的文件名加上3个字符的扩展名。

● VFAT是在Windows 9X和Windows 2000下使用的一种DOS文件系统，其在DOS文件系统的基础上增加了对长文件名的支持。

● HPFT——高性能文件系统（High Performance File System，HPFS）是微软LAN Manager中的文件系统，同时也是IBM的LAN Server和OS/2的文件系统。HPFT能访问较大的硬盘驱动器，提供了更多的组织特性，并改善了文件系统的安全特性。

● SMB是一种支持Windows for Workgroups、Windows NT和Lan Manager的基于SMB协议的网络操作系统。

● NCPFS是一种Novell NetWare使用NCP协议的网络操作系统。

● NTFS是由Windows 2000/XP/2003操作系统支持，一个特别为网络和磁盘配额、文件加密等安全特性设计的磁盘格式。

1.5.2 Linux文件介绍

本节详细介绍Linux文件系统中文件的定义、文件名的规定以及文件的类型。

1.文件与文件名

在多数操作系统中都有文件的概念。在Linux中文件是存储信息的基本结构，是被命名（称为文件名）的存储在某种介质（如磁盘、光盘和磁带等）上的一组信息的集合。Linux文件均为无结构的字符流形式。文件名是文件的标识，由字母、数字、下画线和圆点组成的字符串构成。用户应该尽量选择有意义的文件名，以方便识别和记忆。

为了便于管理和识别，用户可以把扩展名作为文件名的一部分。圆点用于区分文件名和扩展名。扩展名对文件分类是十分有用的。用户可能对某些大众已接纳的标准扩展名比较熟悉。例如，用C++语言编写的源代码文件总是具有cpp的扩展名。用户可以根据自己的需要，随意加入自己的文件扩展名。以下例子给出一些有效的Linux文件名：

    Test                 //不带扩展名的文件
    Readme.txt            //文本文件
    example.pl            //perl脚本文件
    Auto.bat              //批处理文件

2.文件的类型

Linux系统中有三种基本的文件类型：普通文件、目录文件和设备文件。

（1）普通文件：是用户最经常使用和熟悉的文件，它又分为文本文件和二进制文件两种。

● 文本文件：这类文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中，是以“行”为基本结构的一种信息组织和存储方式。

● 二进制文件：这类文件以文本的二进制形式存储在计算机中。用户一般不能直接读懂它们，只有通过相应的软件才能将其显示出来。二进制文件一般是可执行程序、图形、图像、声音等。

（2）目录文件：主要目的是用于管理和组织系统中的大量文件，其存储一组相关文件的位置、大小等与文件有关的信息。目录文件一般简称为目录。

（3）设备文件：Linux系统把每一个I/O设备都看成一个文件（这点与Windows系列操作系统有很大区别），与普通文件一样处理，这样可以使文件与设备的操作尽可能统一。从用户的角度来看，对I/O设备的使用和一般文件的使用一样，不必了解I/O设备的细节。设备文件可以细分为块设备文件和字符设备文件。前者的存取是以字符块为单位的，后者则以单个字符为单位。

1.5.3 Linux目录介绍

本节详细介绍Linux系统中树型目录结构、工作目录、用户主目录等重要概念。

1.树型目录结构

在计算机系统中存有大量的文件，如何有效地组织与管理它们，并为用户提供一个使用方便的接口是文件系统的主要任务。Linux系统以文件目录的方式来组织和管理系统中的所有文件。所谓文件目录就是将所有文件的说明信息采用树型结构组织起来。整个文件系统有一个“根”（root），然后在根上分“杈”（directory），任何一个分杈上都可以再分杈，杈上也可以长出“叶子”。“根”和“杈”在Linux中被称为是“目录”或“文件夹”。而“叶子”则是文件。实践证明，此种结构的文件系统效率高，现代操作系统基本上都采用这种结构方式。

如前所述，目录也是一种类型的文件。Linux系统通过目录将系统中所有的文件分级和分层地组织在一起，形成了Linux文件系统的树型层次结构。以根目录为起点，所有其他的目录都由根目录派生而来，用户可以浏览整个系统，可以进入任何一个已授权进入的目录，从而访问其中的文件。

实际上，各个目录结点之下都会有一些文件和子目录。并且，系统在建立每一个目录时，都会自动为它设定两个目录文件，一个是“.”，代表该目录自己；另一个则是“..”，代表该目录的父目录。

Linux目录提供了管理文件的一个方便途径。每个目录都包含文件。用户可以为自己的文件创建自己的目录，也可以把一个目录下的文件移动或复制到另一个目录下，而且能移动整个目录，与系统中的其他用户共享目录和文件。也就是说，用户能够方便地从一个目录切换到另一个目录，而且可以设置目录和文件的管理权限，以便允许或拒绝其他人对其进行访问。同时，文件目录结构的相互关联性使分享数据变得十分容易，几个用户可以访问同一个文件，因此允许用户设置文件的共享程度。

2.工作目录与用户主目录和路径

从逻辑上讲，用户登录Linux系统之后，每时每刻都处在某个目录之中，此目录被称作工作目录或当前目录（Working Directory）。工作目录是可以随时改变的。用户初始登录到系统中时，其主目录（Home Directory）就成为其工作目录。工作目录用“.”表示，其父目录用“..”表示。

用户主目录是系统管理员增加用户时建立起来的（以后也可以根据实际情况改变），每个用户都有自己的主目录，不同用户的主目录一般互不相同。用户刚登录到系统中时，其工作目录便是该用户的主目录，通常与用户的登录名相同。用户可以通过一个“～”符来引用自己的主目录。如下所示的两条路径就是完全一样的：

    //使用显示文件内容的cat命令对路径为/home/test/tool/software的文件进行显示
    /home/test#cat ～/tool/software
    /home/test#cat /home/test/tool/software

3.路径

对文件进行访问时，要用到“路径”（Path）的概念。顾名思义，路径是指从树型目录中的某个目录层次到某个文件的一条道路。此路径的主要构成是目录名称，中间用“/”隔开。任一文件在文件系统中的位置都是由相应的路径决定的。

用户在对文件进行访问时，要给出文件所在的路径。路径又分相对路径和绝对路径两种。绝对路径是指从“根”开始的路径，也称为完全路径；相对路径是从用户工作目录开始的路径。

用户要访问一个文件时，可以通过路径名来引用。并且为操作方便起见，完全可以根据要访问的文件与用户工作目录的相对位置来引用它，而不需要列出这个文件完整的路径名。例如，用户Patterson有一个名为class的目录，该目录中有两个文件：time.conf和test.java。若用户Patterson想显示其class目录中的名为time.conf的文件，可以使用下列命令：

    /home/Patterson#cat /home/Patterson/class/time.conf

用户也可以根据文件time.conf与当前工作目录的相对位置来引用该文件。这时命令为：

    /home/Patterson#cat class/time.conf

1.5.4 Linux目录结构

Linux系统的目录层次结构比较复杂，下面将对其进行介绍。

● /：根目录。在Windows，DOS或者其他类似的操作系统里面，每个分区都会有一个相应的根目录。但是Linux和其他UNIX系统则把所有的文件都放在一个目录树里面，/就是唯一的根目录。一般来讲，根目录下面很少保存什么文件，或者只有一个内核映像在这里。

● /boot：很多Linux系统把内核映像和其他一些和启动有关的文件都放在这里。

● /tmp：一般只有启动时产生的临时文件才会放在这个地方。我们自己的临时文件都放在/var/tmp。

● /mnt：这个目录下面放着一些用来安装其他设备的子目录，比如说/mnt/cdrom或者/mnt/floppy。在有些Linux中这个目录被/mount代替。

● /lib：启动的时候所要用到的库文件都放在这个目录下。那些非启动用的库文件都会放在/usr/lib下。内核模块是放在/lib/modules/（内核版本）下的。

● /proc：这个目录在磁盘上其实是不存在的。里面的文件都是关于当前系统的状态，包括正在运行的进程、硬件状态、内存使用的多少等。

● /dev：这个目录下保存着所有的设备文件。里面有一些是由Linux内核创建的用来控制硬件设备的特殊文件。

● /var：这里有一些被系统改变过的数据。比如说/var/tmp，就是用来储存临时文件的。还有很多其他的进程和模块把它们的记录文件也放在这个地方，包括如下一些重要的子目录：

➢ /var/log：这里放着绝大部分的记录文件。随着时间的增长，这个目录会变得很庞大，所以要定期清理；

➢ /var/run：包括了各种运行时的信息；

➢ /var/lib：包括了一些系统运行时需要的文件；

➢ /var/spool：邮件，新闻，打印序列的所在地。

● /root：root用户的主目录。

● /home：一般用户的主目录都会放在这个目录下。在Linux下，可以通过#cd ～来进入自己的主目录。

● /etc：这里保存着绝大部分的系统配置文件。相对来讲，单个用户的系统配置文件会保存在这个用户自己的主目录里面。下面列举其中一些重要的子目录：

➢ /etc/X11：这里放着X窗口系统（Linux中的图形用户界面系统）所需要的配置文件。XF86Config就是把配置储存到这个地方的。/etc/X11/fonts里面放着一些服务器需要的字体，还存放一些窗口管理器存放的配置文件；

➢ /etc/init.d：这个目录保存着启动描述文件，包括各种模块和服务的加载描述。所以如果不清楚的话，千万不要随便删除其中的文件，这里存放的文件都是系统自动进行配置的，不需要用户配置；

➢ /etc/rcS.d：这里放着一些连接到/etc/init.d的文件，根据runlevel的不同而执行相应的描述。这里的文件名都是由S来开头的，然后是一个两位的数字——表示各种服务启动的顺序。比如，S24foo就是在S42bar前面执行的。接着就是相应的连接到/etc/init.d下面的文件名字了；

➢ /etc/rc0.d - /etc/rc6.d：这里面也是一些连接文件，和/etc/rcS.d差不多。不同的是，这些只会在指定的runlevel下运行相应的描述。0表示关机，6表示重启。所有以K开头的文件表示关闭，所有以S开头的文件表示重启。目前来讲，文件的命名方式和/etc/rcS.d是一样的。

● /bin，/sbin：这里分别放着启动时所需要的普通程序和系统程序。很多程序在启动以后也很有用，它们放在这个目录下是因为它们经常要被其他程序调用。

● /usr：这是一个很复杂、庞大的目录。除了上述目录之外，几乎所有的文件都存放在这下面。下面列举其中一些重要的子目录：

➢ /usr/X11R6，/usr/X11，/usr/Xfree86：这里保存着X窗口系统所需要的文件，它的目录结构和/usr是一样的；

➢ /usr/bin：二进制可执行文件存放的目录，这里放着绝大部分的应用程序；

➢ /usr/sbin：这里放着绝大部分的系统程序；

➢ /usr/games：游戏程序和相应的数据会放在这里；

➢ /usr/include：这个目录保存着C和C++的头文件；

➢ /usr/lib：启动时用不到的库文件都会放在这里；

➢ /usr/info：这里保存着GNU Info程序所需要的数据；

➢ /usr/man：这里保存着man程序所需要的数据；

➢ /usr/src：这里保存着源代码文件；

➢ /usr/doc：这里保存着各种文档文件。这些文件可以帮助你了解Linux，解决问题和提供一些技巧；

➢ /usr/local：这里保存着本地计算机所需要的文件。在用户进行远程访问的时候特别有意义。这个目录在有些Linux系统下就是一个单独的分区，存放一些这台机子所属的那个用户的文件。里面的结构和/usr是一样的；

➢ /usr/shared，/usr/share这里保存着各种共享文件。