文件与目录 ============ Linux的文件系统 --------------- 众所周知，我们刚买回来的硬盘，一般是完全空白的，里面不存在任何文件。这种状态下的新硬盘，必须经过格式化成某种文件系统才能使用。所谓文件系统，就是指磁盘里面文件的组织存放格式。依据这套格式，计算机读取硬盘的时候，就能分辨出哪里是文件的开头，哪里又是文件的结尾。通常文件系统的实现都是非常复杂的，涉及许多文件存取策略和地址转换表。这部分内容不在我们的讨论范围内，有兴趣的读者可自行查阅相关资料。 用过Windows磁盘格式化工具的读者，一定很熟悉下面的这个界面： .. image :: static/Windows磁盘格式化工具.jpg “文件系统”下拉框里列出了NTFS、FAT32和exFAT三种文件格式。这些文件系统格式在Windows下非常常见，NTFS如今已成为Windows的默认文件系统格式。 Linux与Windows不同的地方在于，Linux虽然支持Windows下的各个文件系统，但Linux一定是依赖一种称为Ext的文件系统格式。如同Win7的系统盘（C盘）一定要NTFS格式一样，Linux的 *系统盘* （这个说法其实并不正确，但我们这里先这样称呼）也必须是Ext格式。 .. warning :: 这个情况正在改观。Ext3文件系统为大多数Linux发行版默认使用的文件系统。除了Ext3文件系统外，有些Linux发行版例如SuSE默认的文件系统为reiserFS。 早期的Linux使用Ext2格式，目前的Linux都使用了Ext3或Ext4。 .. note :: Ext2存取文件的性能极好，对于中小型的文件优势更为明显。但是，随着早期Linux系统在关键业务中的应用，Ext2文件系统的弱点也渐渐显露出来了。因为Ext2文件系统是非日志文件系统，当计算机遇到突发事件宕机或突然断电的情况时，磁盘数据极其容易损坏。这在关键行业的应用是一个致命的弱点。 Ext3文件系统是直接从Ext2文件系统发展而来，Ext3文件系统带有日志功能，可以跟踪记录文件系统的变化，并将变化内容写入日志。写操作首先是对日志记录文件进行操作，若整个写操作由于某种原因(如系统掉电)而中断，系统重启时，会根据日志记录来恢复中断前的写操作，而且这个过程费时极短。目前Ext3文件系统已经非常稳定可靠。它完全兼容Ext2文件系统。用户可以平滑地过渡到一个日志功能健全的文件系统中来。这实际上了也是ext3日志文件系统初始设计的初衷。 Linux文件系统在windows中是不能识别的。若读者企图用Windows的磁盘管理工具查看Linux磁盘内容，它也只能被识别为“未格式化的区域”。但是在Linux系统中，通过一种叫做“挂载”操作，你可以存取几乎所有的Windows文件系统隔世，如MS-DOS，VFAT，FAT，BSD,NTFS等。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 我们在使用Windows系统的时候，除了系统盘C盘，还会习惯性地把剩下的磁盘空间分为D盘、E盘、F盘等等。每个磁盘分区，Windows处理起来像若干棵倒挂的树。有几个分区就有几个树型结构，他们之间的关系是并列的。 .. image :: static/Windows文件系统.jpg 对于Linux而言，它更像是只有一个C盘的Windows————所有的文件都被组织在 **根目录** （用正斜杠 ``/`` 表示）下。无论Linux管理几个磁盘分区，这样的目录树只有一个。 .. image :: static/Linux文件系统.jpg 由于历史原因，根目录下每个文件夹都有它约定俗成的用途。这里把它们列举如下，但不做详细分析，因为每个目录的具体内容会在以后的章节中慢慢讲解。 * ``/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 ***.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/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 这里要注意，Linux下路径分隔符为正斜杠 ``/``，而Windows的为反斜杠 ``\``。 ``/bin`` 、 ``/sbin`` 、 ``/usr/bin`` 、 ``/usr/local/bin`` 这些目录相当于Windows的 ``C:\Program Files`` ，存放各种各样的可执行文件。而 ``/home/user`` 这样的用户主目录，则类似于Windows的 ``C:\Users\user`` 用于存放用户相关的数据。 .. note :: 一些专有名词的缩写： * bin = binary（二进制，可执行文件） * usr = Unix software resource 与软件安装/执行有关 * var = variable 变量 * rc = run command 运行命令 * etc = etcetera 此等重要的零碎事物-->系统配置文件 * tty = teletypewritters (电传打字机成为唯一能够被使用的“实时”输入/输出设备) * initab = initialization table 初始表 * dev = devices 设备 .. warning :: 并不是每个Linux系统根目录都与上面举例的一模一样，有些Linux发行版会根据自身特点自行增删一些目录。 Linux文件类型 --------------- 在Windows下，我们经常能遇到若干类型的文件，如系统文件、只读文件、隐含文件等。Windows依靠文件的后缀名判断文件类型，如xxx.txt代表文本文件，xxx.exe代表可执行文件，xxx.jpg代表图片等。但在Linux下，后缀名的作用被忽略了，Linux不再依靠后缀名判断文件类型，而是依赖 *文件头信息*。可以理解为，无论是Windows还是Linux，真正的文件类型都被保存在文件头信息里面，后缀名只是文件名的一部分，不代表真正的文件类型。Linux采用了“最标准的方式”判断文件类型，因此，当读者在Linux下遇到一个可执行的 xxx.jpg文件时，就能理解了——Linux不在乎后缀名。 .. warning :: Linux并非对所有的后缀名都忽视，这主要取决于应用程序。有些Linux下的应用程序也是依靠后缀名判断文件类型的。 Linux文件类型常见的有：普通文件、目录、字符设备文件、块设备文件、符号链接文件等。 .. note :: *Linux的世界里，一切皆是文件* 如果从事Linux编程的话，就能很好理解这句话，对所有文件（目录、字符设备、块设备、 套接字、打印机等）操作，读写都可用 ``open()`` 、 ``close()`` 、 ``write()`` 、 ``read()`` 等函数进行处理。屏蔽了硬件的区别，所有设备都抽象成文件，提供统一的接口给用户。这就是“一切皆是文件”的思想。 我们在这里先给读者介绍一个Linux的命令—— ``ls -lh``。这条指令的意思是列出当前目录下可见文件的属性。关于Linux命令的用法，这里不作具体解释，仅仅演示而已。 我们在某个目录下，执行 ``ls -lh``，观察输出： .. code-block :: shell $ ls -lh 总计 14M -rw-r--r-- 1 root root 2 03-27 02:00 fonts.scale -rw-r--r-- 1 root root 53K 03-16 08:54 install.log -rw-r--r-- 1 root root 14M 03-16 07:53 kernel-6.15-1.2025_FC5.i686.rpm drwxr-xr-x 2 1000 users 4.0K 04-04 23:30 mkuml-2004.07.17 drwxr-xr-x 2 root root 4.0K 04-19 10:53 mydir drwxr-xr-x 2 root root 4.0K 03-17 04:25 Public 每行输出结果的第一个字母，表示了文件类型。比如以上， ``-`` 表示普通文件， ``d`` 表示目录。类似的还有: * ``l`` ：符号链接文件 * ``c`` ：字符设备 * ``b`` ；块设备 * ``s`` ：套接口文件 * ``p`` ：命名管道文件 普通文件 这没什么好解释的，就是普通文件，例如xxx.txt、xxx.jpg、xxx.pdf等。 目录 跟windows下的文件夹一个意思，只不过在Linux中叫做目录。 字符设备 串行端口的接口设备，例如键盘、鼠标等等。 块设备文件 通常用在网络数据连接，最常在 ``/var/run`` 目录中看到这种文件类型。 套接口文件 用于网络通信 符号链接文件 类似Windows的快捷方式。 命名管道文件 顾名思义，这种文件就像一条管道，中间可以传输信息。它总是成对出现，类似管道的两头，用于进程间通信。 这里和Windows不太一样，Linux甚至把各个硬件也抽象成文件了，因为 **Linux的世界里，一切皆是文件**。读者有C语言经验的话就很好理解——对所有文件（目录、字符设备、块设备、 套接字、打印机等）操作，读写都可用 ``open()`` 、 ``close()`` 、 ``write()`` 、 ``read()`` 等函数进行处理。屏蔽了硬件的区别，所有设备都抽象成文件，提供统一的接口给用户。这就是“一切皆是文件”的思想。 .. note :: *为什么“目录”也是一种文件？* 这部分内容此处不详细讨论，可以理解为“目录”是存放着其他文件位置的一个文件表，而这个文件表自身也是一个文件。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~