一、Linux文件系統(tǒng)簡介

任何一個操作系統(tǒng)中，文件管理是其基本功能之一，而文件的管理是由文件系統(tǒng)來完成的。 文件系統(tǒng)主要用于組織和管理計算機存儲設(shè)備上的大量文件， 并提供用戶交互接口。

數(shù)據(jù)在硬盤上是二進(jìn)制的，文件系統(tǒng)可以將這些二進(jìn)制數(shù)據(jù)還原為相應(yīng)文件形式，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢和存儲等。 存儲數(shù)據(jù)的物理設(shè)備有硬盤、U盤、SD卡、Flash、網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備等。 不同的存儲設(shè)備有不同的物理結(jié)構(gòu)，因此就需要不同的文件系統(tǒng)去管理，比如管理Nand Flash使用Yaffs文件系統(tǒng)，管理硬盤/SD卡使用ext文件系統(tǒng)等。

Linux支持的文件系統(tǒng)格式很多，主要分為以下幾類：

• 磁盤文件系統(tǒng)：指本地主機中實際可以訪問到的文件系統(tǒng)，包括硬盤、CD-ROM、DVD、USB存儲器、磁盤陣列等。 常見格式有：Ext2、Ext3、Ext4、JFS、NTFS、UFS、FAT、FAT16、FAT32等
• 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)：是可以遠(yuǎn)程訪問的文件系統(tǒng)，在服務(wù)器端仍是本地磁盤文件系統(tǒng)，客戶機通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)。 常見格式有：NFS、Samba等
• 專有/虛擬文件系統(tǒng)：不駐留在磁盤上的文件系統(tǒng)。 常見格式有：TMPFS、PROCFS等

二、Linux磁盤文件系統(tǒng)

接下來主要介紹磁盤文件系統(tǒng)。 目前Ext4(Extended File sytem，擴展文件系統(tǒng))是廣泛使用的一種磁盤文件系統(tǒng)格式。 是在Ext3基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，對有效性保護(hù)、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)訪問速度、向下兼容性等方面做了改進(jìn)，其特點是日志文件系統(tǒng)：可將整個磁盤的寫入動作完整地記錄在磁盤的某個區(qū)域上，以便在必要時回溯追蹤。

磁盤是一種計算機的外部存儲器設(shè)備，由一個或多個覆蓋有磁性材料的鋁制或玻璃制的碟片組成，用來存儲用戶的信息，這種信息可以反復(fù)地被讀取和改寫，主要分為以下幾類：

• IDE磁盤：價格低廉，兼容性強，性價比高，但是數(shù)據(jù)傳輸慢，不支持熱插拔等
• SCSI磁盤：傳輸速率高，讀寫性能好，運行穩(wěn)定，可連接多個設(shè)備，支持熱插拔，占用CPU低，但是價格相對較貴，一般用于工作站或服務(wù)器上
• SATA磁盤：結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔

Linux中硬盤以及分區(qū)等設(shè)備均表示為文件，其命名規(guī)則如下：

• IDE磁盤的文件名為：/dev/hdxx
• SCSI/SATA/USB磁盤文件名為：/dev/sdxx

下面是一些具體的命名實例：

/dev/hda      #表示第一個IDE硬盤
/dev/hda1     #表示第一塊IDE硬盤的第一個主分區(qū)
/dev/hda2     #表示第一塊IDE硬盤的擴展分區(qū)（或第二個主分區(qū)）
/dev/hda5     #表示第一塊IDE硬盤的第一個邏輯分區(qū)
/dev/hda8     #表示第一塊IDE硬盤的第四個邏輯分區(qū)
/dev/hdb      #表示第二個IDE硬盤
/dev/sda      #表示第一個SCSI硬盤
/dev/sda1     #表示第一個SCSI硬盤的第一個主分區(qū)
/dev/sdd3     #表示第四個SCSI硬盤的第三個主分區(qū)

為了便于管理和使用，通常會對磁盤進(jìn)行分區(qū)：

• 主分區(qū)：必須要存在的分區(qū)，最多能創(chuàng)建4個，最少1個，編號只能是1~4，可以直接格式化，然后安裝系統(tǒng)，直接存放文件
• 擴展分區(qū)：會占用主分區(qū)位置，即主分區(qū)+擴展分區(qū)之和最多4個。 相當(dāng)于獨立的磁盤，有獨立的分區(qū)表，但不能獨立的存放數(shù)據(jù)
• 邏輯分區(qū)：擴展分區(qū)不能直接存放數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過再次分割，成為邏輯分區(qū)后才能存放數(shù)據(jù)。 一個擴展分區(qū)中的邏輯分區(qū)可以有任意多個，編號只能從5開始

下圖中的分區(qū)方案為：2個主分區(qū) + 1個擴展分區(qū)，其中擴展分區(qū)又分割出了2個邏輯分區(qū)

交換分區(qū)(swap)：安裝系統(tǒng)時建立的，一塊特殊的硬盤空間，當(dāng)實際內(nèi)存不夠用時，操作系統(tǒng)會從內(nèi)存中取出部分暫時不用的數(shù)據(jù)，放在swap中，為當(dāng)前程序騰出足夠的內(nèi)存空間。 swap不會使用到目錄樹的掛載，無需指定掛載點(即cd無法進(jìn)入)。

三、Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Linux采用載入/掛載的方式將分區(qū)與目錄聯(lián)系起來，通過訪問目錄就可以訪問分區(qū)的存儲空間。 掛載點就是硬盤分區(qū)掛載到文件系統(tǒng)的某目錄后，該目錄就是相應(yīng)分區(qū)的掛載點。

在掛載點創(chuàng)建的文件，實際上是存儲到硬盤的分區(qū)上，通過掛載點可以訪問分區(qū)上的文件，若將硬盤分區(qū)與目錄的掛載關(guān)系刪除，分區(qū)上的文件不會被刪除，只是原掛載點不能訪問到分區(qū)上的文件。

除了swap分區(qū)外，其他分區(qū)都是在根分區(qū)(/)目錄上操作的。 Linux文件系統(tǒng)是一個樹形的分層組織結(jié)構(gòu)，根作為整個文件系統(tǒng)的惟一起點，其他所有目錄都從該點出發(fā)，如下圖：

由于Linux是完全開源的軟件，因此眾多Linux發(fā)行版本的目錄結(jié)構(gòu)不盡相同。 為了規(guī)范文件目錄命名和存放標(biāo)準(zhǔn)，頒發(fā)了文件層次結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(FHS)，Ubuntu系統(tǒng)也遵循該標(biāo)準(zhǔn)。

四、文件系統(tǒng)與磁盤管理相關(guān)命令

文件系統(tǒng)與磁盤管理相關(guān)命令非常多，下面僅對幾個較常用的命令做簡單介紹

df命令：disk free，用于列出文件系統(tǒng)的整體磁盤使用量，命令的格式為：

df [-a -h -i -k -H -T -m] [目錄或文件名]

不加參數(shù)使用時，默認(rèn)會將系統(tǒng)內(nèi)所有的(特殊內(nèi)存與swap除外)都以Kbytes容量列出來。 常用的選項如下示：

• -a：列出所有的文件系統(tǒng)
• -k：以KBytes容量顯示各文件系統(tǒng)
• -m：以MBytes容量顯示各文件系統(tǒng)
• -h：以GBytes,MBytes,KBytes等格式自行顯示
• -H：以M=1000K取代M=1024K的進(jìn)位方式
• -T：顯示出文件系統(tǒng)類型
• -i：不用硬盤容量，而以inode數(shù)量來顯示

du命令：disk used，用于查看文件和目錄磁盤使用空間的，命令的格式為：

du [-a -h -s -k -m] 文件或目錄名稱

不加參數(shù)使用時，默認(rèn)會分析當(dāng)前所在目錄里的子目錄所占用的硬盤空間。 常用的選項如下示：

• -a：列出所有的文件與目錄容量
• -h：以人們較易讀的容量格式 (G/M) 顯示
• -s：列出總量，而不是單個目錄占用容量
• -S：不包括子目錄下的總計
• -k：以KB列出容量顯示
• -m：以MB列出容量顯示

fdisk命令：磁盤分區(qū)表操作工具，命令的格式為：

fdisk [-l] 裝置名稱

常用的選項如下示：

• -l：輸出裝置名稱里所有的分區(qū)內(nèi)容，若為空，則會搜尋系統(tǒng)里所有裝置的分區(qū)并列出來

file命令：用于辨識文件類型，命令的格式為：

file [-b -c -L -v -z][-f <名稱文件>][文件或目錄...]

常用的選項如下示：

• -b：列出辨識結(jié)果時，不顯示文件名稱
• -c：詳細(xì)顯示指令執(zhí)行過程，便于排錯或分析程序執(zhí)行的情形
• -f <名稱文件>：指定名稱文件
• -L：直接顯示符號連接所指向的文件的類別
• -v：顯示版本信息
• -z：嘗試去解讀壓縮文件的內(nèi)容
• [文件或目錄...] ：要確定類型的文件列表，多個文件之間使用空格分開

mkdir命令：make directory的縮寫，用于創(chuàng)建目錄，命令的格式為：

mkdir [-p] dirName

常用的選項如下示：

• -p：確保目錄名稱存在，不存在的就建一個

ln命令：link files，為某一個文件在另外一個位置建立一個同步的鏈接。 命令的格式為：

ln [參數(shù)][源文件或目錄][目標(biāo)文件或目錄]

常用的選項如下示：

• -b：刪除，覆蓋以前建立的鏈接
• -d：允許超級用戶制作目錄的硬鏈接
• -f：強制執(zhí)行
• -i：交互模式，文件存在則提示用戶是否覆蓋
• -n：把符號鏈接視為一般目錄
• -s：軟鏈接(符號鏈接)
• -v：顯示詳細(xì)的處理過程
• --help 顯示幫助信息
• --version 顯示版本信息