Linux文件系统

对于计算机来说，所谓的数据就是0和1的序列。这样的一个序列可以存储在内存中，但内存 中的数据会随着关机而消失。为了将数据长久保存，我们把数据存储在光盘或者硬盘中。根据我们的需要，我们通常会将数据分开保存到文件这样一个个的小单位中 (所谓的小，是相对于所有的数据而言)。但如果数据只能组织为文件的话，而不能分类的话，文件还是会杂乱无章。每次我们搜索某一个文件，就要一个文件又一 个文件地检查，太过麻烦。文件系统(file system)是就是文件在逻辑上组织形式，它以一种更加清晰的方式来存放各个文件。

 

1. 路径与文件简介

文件被组织到文件系统(file system)中，通常会成为一个树状(tree)结构。Linux有一个根目录\, 也就是树状结构的最顶端。这个树的分叉的最末端都代表一个文件，而这个树的分叉处则是一个目录(directory, 相当于我们在windows界面中看到的文件夹)。在图1中看到的是整个的一个文件树。如果我们从该树中截取一部分，比如说从目录vamei开始往下，实际上也构成一个文件系统。

要找到一个文件，除了要知道该文件的文件名，还需要知道从树根到该文件的所有目录名。从根目录开始的所有途径的目录名和文件名构成一个路径(path)。比如说，我们在Linux中寻找一个文件file.txt，不仅要知道文件名(file.txt)，还要知道完整路径，也就是绝对路径(/home /vamei/doc/file.txt)。从根目录录\, 也就是树状结构的最顶端出发，经过目录home, vamei, doc，最终才看到文件file.txt。整个文件系统层层分级(hierarchy)，vamei是home的子目录，而home是vamei的父目 录。

在Linux中，我们用ls命令来显示目录下的所有文件，比如 $ls /home/vamei/doc

                                                                                                                                                                                           图1       文件树

 

(如该图中所示的文件系统，即绿色构成的树。最顶端的根目录(\)，沿红色箭头标出的路径，我们最终找到文件file.txt。)

 

2. 目录

在Linux系统中，目录也是一种文件。所以/home/vamei是指向目录文件vamei的绝对路径。

这个文件中至少包含有以下条目:

.       指向当前目录

..      指向父目录

除此之外，目录文件中还包含有属于该目录的文件的文件名，比如vamei中就还要有如下条目，指向属于该目录的文件:

doc

movie

photo

Linux解释一个绝对路径的方式如下：先找到根目录文件，从该目录文件中读取home目录文件的位置，然后从home文件中读取vamei的位置……直到找到目录doc中的file.txt的位置。

由于目录文件中都有.和..的条目，我们可以在路径中加入.或者..来表示当前目录或者父目录，比如/home/vamei/doc/..与/home/vamei等同。

 此外，Linux会维护一个工作目录(present working directory)的变量。你可以随时查询到到工作目录(在命令行输入$pwd)。这是为了省去每次都输入很长的绝对路径的麻烦。比如说我们将工作目录更改为/home/vamei ($cd /home/vamei)，那么此时我们再去找file.txt就可以省去/home/vamei/ ($ls doc/file.txt)，这样得到的路径叫相对路径(relative path)，上面的doc/file.txt就是这样一个相对路径。

 

3. 文件操作

对于文件，我们可以读取(read)，写入(write)和运行(execute)。读取是从已经存在的文件中获得数据。写入是向新的文件或者旧的文件写入数据。如果文件储存的是可执行的二进制码，那么它可以被载入内存，作为一个程序运行。在Linux的文件系统中，如果某个用户想对某个文件执行某一种操作，那么该用户必须拥有对该文件进行这一操作的权限。文件权限的信息保存在文件信息(metadata)中, 见下一节。

 

3. 文件信息 (metadata)

文件自身包含的只有数据。文件名实际上储存在目录文件。除了这些之外，还有操作系统维护额外的文件信息，比如文件类型，文件尺寸，文件权限，文件修改时间，文件读取时间等。可以用ls命令查询文件信息($ls -l file.txt)，得到如下结果：

-rw-r--r-- 1 vamei user 8445 Sep  8 07:33 file1.txt

我们先介绍最开始的-，它表示文件类型，说明file1.txt是常规文件(如果是目录文件，则应显示d)。

随后有九个字符，为rw-r--r--，它们用于表示文件权限。这九个字符分为三组，rw-, r--, r--，分别对应拥有者，拥有组和所有其他人。第一组表示，如果用户是该文件的拥有者，那么他对该文件有读取(r)，写入(w)该文件的权限，但不拥有执行(-，如果拥有执行权限，则为x)该文件的权限。第二组表示，如果用户是该文件的拥有组的一员，那么该用户只有从该文件读入的权限。第三组表示，如果该用户既不是拥有者，也不是拥有组的一员，那么他只有读入的权限。

之后的vamei表示vamei是文件的拥有者(owner)，文件的拥有者有权更改文件权限(比如改为rwxrwxrwx)。而后面的user表示该文件被组user拥有，也就是说，user是文件的拥有组。

随后的8445表示文件大小，单位为byte。

Sep 8 07:33表示文件的上一次写入的时间(modification time)。实际上在文件信息中还包含有文件的上一次读取时间(access time)，没有显示出来。

 

总结

计算机本质上是对数据进行处理的工具，而文件是数据储存的逻辑载体，所以了解Linux文件系统很重要。对于文件系统的了解要结合Linux的其他方面(比如用户管理)进行有机的学习。