二 、文件系统基础及其相关命令

一、文件相关的命令

1.rz和sz命令

rz 将文件从Windows复制至Linux中
sz 将文件从Linux复制至Windows中

安装这个工具：
①lsblk 查看光盘挂载的路径
②rpm -ivh /media/CentOS_6.9_Final/Packages/lrzsz-0.12.20-27.1.el6.x86_64.rpm
注意：无需输入完整路径文件名，多利用tab键

2.stat Display file or file system status.展示文件或文件系统的状态属性

stat [OPTION]… FILE…

access time:访问时间,atime,读取文件内容
modify time:修改时间,mtime,改变文件内容（数据）
change time:改变时间, ctime,元数据发生改变

程序执行只两类结果：

　　程序的返回值：

　　程序的执行状态结果：要么成功要么失败

3.touch 创建文件

-a 仅改变atime和ctime
-m 仅改变mtime和ctime
-t [[CC]YY]MMDDhhmm[.ss] 指定atime和mtime的时间戳
-c 如果文件不存在，则不予创建

4.cp 复制文件

cp [OPTION]… [-T] SOURCE DEST
cp [OPTION]… SOURCE… DIRECTORY
cp [OPTION]… -t DIRECTORY SOURCE…

cp -a    same as -dR --preserve=all     全部复制，可用于备份文件
cp -d    same as --no-dereference --preserve=links    不复制源文件，只复制链接
cp -i    复制若有覆盖别的文件，会在覆盖前提示（注意：$普通用户默认不带-i）
cp -n   do not overwrite an existing file
cp -p    等同--preserv=mode,ownership,timestamp  保留权限、所有者、时间戳 (连同属性一起复制，而不是使用默认的属性)
cp -f  　强制复制 
cp -v  　显示复制过程
cp -u    若源文件比目标文件新，则覆盖，否则跳过 
cp -r （-R）递归复制，会复制文件夹内部的文件夹，自动创建目标位置不存在的文件夹。多用于目录的复制 

注意：

cp /etc/hosts  /data/test/      表示将hosts文件复制至/data/test/目录下，前提是test目录存在，如果不存在将会报错！
cp /etc/hosts  /data/test       表示将hosts文件复制至/data目录下，并重命名为test（所以cp命令也带改名功能），如果test文件存在则直接覆盖

• 练习：

1. 定义别名命令baketc，每天将/etc/目录下所有文件，备份到/testdir独立的子目录下，并要求子目录格式为backupYYYY-mm-dd，备份过程可见

alias backup='cp -av /etc  /data/testdir/backup`date +%F`'
要想永久生效保存至 .bashrc文件

2. 创建/testdir/rootdir目录，并复制/root下所有文件到该目录内，要求保留原有权限

cp -a  /root  /data/rootdir

5. mv 移动、重命名文件（move (rename) files）

mv [OPTION]… [-T] SOURCE DEST
mv [OPTION]… SOURCE… DIRECTORY
mv [OPTION]… -t DIRECTORY SOURCE…

6.rm 删除文件（remove files or directories）

小技巧：
将rm 别名为mv至 /data目录，即再执行rm命令时，自动将要删除的文件mv至/data文件下
alias rm='mv -t /data' 更保险的操作
rm -rf 强制递归删除目录树 （慎用）

7.tree 显示目录树

tree -d  只显示目录
tree -L level ：只显示指定的层级数目
tree -P pattern：只显示由指定patter匹配到的路径

8.mkdir 创建目录

mkdir -p: 存在于不报错，且可自动创建所需的各目录
mkdir -v: 显示详细信息
mkdir -m MODE: 创建目录时直接指定权限


{}：可承载一个以逗号分隔的列表，并将其展开为多个路径
　　/tmp/{a,b} = /tmp/a, /tmp/b
~ ：展开为用户的主目录

9.rename 批量改名

rename [options] expression replacement file…

rename   "conf"   "conf.bak"   file*       表示对所有file开都的文件，其文件名中的conf全部重新命名为conf.bak

10.file 确定文件类型

file -b 列出文件辨识结果时，不显示文件名称
file -f filelist列出文件filelist中文件名的文件类型
file -F 使用指定分隔符号替换输出文件名后默认的”:”分隔符
file -L 查看对应软链接对应文件的文件类型

二、文件系统

1.文件系统的一些特点

• 文件和目录形成一个倒挂的树桩结构
• 文件从跟“/”下开始
• 文件名称区分大小写

　　　　（注意：区分大小写非Linux系统的原因，而是文件系统采用ext4和xfs格式的原因。从Windows复制一个fat32的文件就不区分大小写）

• 以“.”开头的文件时隐藏文件，用通配符可以表示为.*
• Linux一切皆文件，皆以文件的形式体现
• 文件有两类数据：

　　　　元数据（metadata）：为描述数据的数据，主要描述数据的属性信息，如大小、文件名、文件权限、创建时间、修改时间等信息。
　　　　数据（data）：

• Linux目录配置的依据：FHS（Filesystem Hierarchy Standard）

　　　　有时间可详看：http://www.pathname.com/fhs/

• 文件名最长255个字节
• 一般，蓝色——目录、绿色——可执行文件，红色——压缩文件、浅蓝色——链接文件，等等

2.一些主要文件夹说明

rootfs：根目录

FHS(Filesystem  Hierarchy  Standard) 文件系统层次结构标准

1. /boot ： 引导文件存放目录，内核文件(vmlinuz)、引导加载器(bootloader, grub)都存放于此目录
2. /bin ：供所有用户使用的基本命令；不能关联至独立分区，OS启动即会用到的程序
3. /sbin：管理类的基本命令；不能关联至独立分区，OS启动即会用到的程序，root权限下才可以使用
4. /lib：基本共享库文件以及内核模块文件（/lib/modules）
5. /lib64：专用于x86_64系统上的辅助共享库文件存放位置；

    /lib/modules : 内核模块文件 
           静态库 :   .a 
           动态库： .dll   .so  (shared object)
     共享对象   库被用来调用的功能
     第一程序启动后 用到某个库直接载入内存中去，第二程序也需要改库时，直接访问内存直接用 就不需要重新载入内存了。存储一次就可以了

6. /etc：配置文件目录（系统和服务的；纯文本文件）
7. /root：管理员的家目录
8. /home：普通用户的家目录
9. /media：便携式移动设备挂载点

   挂载点 ： 把某个设备 关联到当前整个文件系统某个树上的某个节点上
   挂载 ： 把某个设备 跟当前文件系统上某一个目录建立相关联
   

   /mnt：额外的临时文件系统 系统加载文件系统时常用挂载点

10. /dev：设备文件及特殊文件

b，block device：随机访问 数据块 （硬盘、磁盘）
c， character device：线性访问  按字符为单位（有序的访问例如 键盘打字）
　　　　　　　　　　　　鼠标和显示器
　　　设备号：主设备号（major）和次设备号（minor）

10. /tmp：临时存储文件
11. /opt : 第三方应用程序的安装位置
12. /srv：系统上运行的服务用到的数据
13. /usr：拥有第二层的FHS文件设置，universal shared, read-only data

/usr/bin：保证系统拥有完整功能而提供应有程序  所有一般用户能够使用的指令都放在这里！CentOS 7 已经将全部的使用者指令放置于此，而使用链接文件的方式将 /bin 链接至此！也就是说， /usr/bin 与 /bin 是一模一样了！
/usr/share：主要放置只读架构的数据文件，当然也包括共享文件。在这个目录下放置的数据几乎是不分硬件架构均可读取的数据。在此目录下常见的还有这些：/usr/share/man；线上说明文档 /usr/share/doc：软件杂项的文件/usr/share/zoneinfo；与时区有关的时区文件
/usr/local：第三方应用程序的安装位置，其下也有bin、lib、etc、share等文件
/usr/include ： C程序的头文件（head files）

12. /var：variable data files，拥有第二层FHS目录结构

cache: 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: 专用于为/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的虚拟文件系统

3.Linux下的文件类型：

-：普通文件
d: 目录文件
b: 块设备
c: 字符设备. 如 ll /dev/zero. 该类文件可以迅速在磁盘中填充一个指定容量的文件或创建大文件.

　　dd if=/dev/zero of=/data/bigfile bs=1M count=1024 表示在data目录中创建一个bigfile的1G大的文件
　　其中，dd为命令，if为input file，of为output file，bs为 block size
　　由于此文件问二进制文件，cat命令无法看，需要用hexdump命令查看二进制文件
　　hexdump -c /data/bigfile

l: 符号链接文件
p: 管道文件pipe
s: 套接字文件socket

三、iNode（index node）索引节点

以下内容转自阮一峰理解iNode

1.iNode是什么

文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做"扇区"（Sector）。每个扇区储存512字节（相当于0.5KB）。

操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个"块"（block）。这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位。"块"的大小，最常见的是4KB，即连续八个 sector组成一个 block。

文件数据都储存在"块"中，那么很显然，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为"索引节点"。

每一个文件都有对应的inode，里面包含了与该文件有关的一些信息。

2.iNode的内容

node包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

• 文件的字节数

• 文件拥有者的User ID

• 文件的Group ID

• 文件的读、写、执行权限

• 文件的时间戳，共有三个：

  ctime指inode上一次变动的时间，
  mtime指文件内容上一次变动的时间，
  atime指文件上一次打开的时间。

  可以用stat命令，查看某个文件的inode信息：

3.iNode大小

inode也会消耗硬盘空间，所以硬盘格式化的时候，操作系统自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据；另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的信息。

每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就给定，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。假定在一块1GB的硬盘中，每个inode节点的大小为128字节，每1KB就设置一个inode，那么inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。
（128M是这么来的，1k/1G=128B/128M）

df -i   查看硬盘分区可用的iNode总数和已经使用的数量
sudo dumpe2fs -h /dev/hda | grep "Inode size"    查看每一个节点的大小

注意：由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况。这时，就无法在硬盘上创建新文件。实验如下：

echo file{1..524288} | xargs touch  表示在当前文件夹下创建file1，file2....file524288个文件，将iNode全部用光
echo file*|xargs rm  删除当前文件夹内file开头的文件

可见，当iNode号码用光后无法再创建新的文件

4.inode号码及系统打开文件的过程

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件。

这里值得重复一遍，Unix/Linux系统内部不使用文件名，而使用inode号码来识别文件。对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称或者绰号。

表面上，用户通过文件名，打开文件。实际上，系统内部这个过程分成三步：首先，系统找到这个文件名对应的inode号码；其次，通过inode号码，获取inode信息；最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。

ls -i     #查看当前文件夹下各个文件的inode号码
ls -i /data/file1   #查看/data/file1文件的inode号码

5.目录文件

Unix/Linux系统中，目录（directory）也是一种文件。打开目录，实际上就是打开目录文件。

目录文件的结构非常简单，就是一系列目录项（dirent）的列表。每个目录项，由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件名对应的inode号码。
/etc目录下各文件的inode号码

/etc这个目录文件本身的inode号码

目录文件的读权限（r）和写权限（w），都是针对目录文件本身。由于目录文件内只有文件名和inode号码，所以如果只有读权限，只能获取文件名，无法获取其他信息，因为其他信息都储存在inode节点中，而读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限（x）。

6.硬链接（hard link）

一般情况下，文件名和inode号码是"一一对应"关系，每个inode号码对应一个文件名。但是，Unix/Linux系统允许，多个文件名指向同一个inode号码。

这意味着，可以用不同的文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改，会影响到所有文件名；但是，删除一个文件名，不影响另一个文件名的访问。这种情况就被称为"硬链接"（hard link）。
ln 源文件 目标文件

ln a b    
ln a c   a b c三个文件完成了硬链接

实验，a，b，c三个文件完成了硬链接，现在修改b文件内容，结果如何？

可见，对硬链接的文件，修改任何一个三个文件的大小均有变动，但inode号码保持相同且不变

注意：由于inode号码在各分区之间互相独立，所以硬链接不可以跨分区创建，不能链接目录
这里顺便说一下目录文件的"链接数"。创建目录时，默认会生成两个目录项：".“和”…"。前者的inode号码就是当前目录的inode号码，等同于当前目录的"硬链接"；后者的inode号码就是当前目录的父目录的inode号码，等同于父目录的"硬链接"。所以，任何一个目录的"硬链接"总数，总是等于2加上它的子目录总数（含隐藏目录）。

7.软链接（可以理解成windows的快捷方式）

文件A和文件B的inode号码虽然不一样，但是文件A的内容是文件B的路径。读取文件A时，系统会自动将访问者导向文件B。因此，无论打开哪一个文件，最终读取的都是文件B。这时，文件A就称为文件B的"软链接"（soft link）或符号链接（symbolic link）。

ln -s命令可以创建软链接。

注意：创建软链接时，注意绝对路径与相对路径的区分

8.inode的特殊作用

由于inode号码与文件名分离，这种机制导致了一些Unix/Linux系统特有的现象。

1. 有时，文件名包含特殊字符，无法正常删除。这时，直接删除inode节点，就能起到删除文件的作用。

2. 移动文件或重命名文件，只是改变文件名，不影响inode号码。

3. 打开一个文件以后，系统就以inode号码来识别这个文件，不再考虑文件名。因此，通常来说，系统无法从inode号码得知文件名。

第3点使得软件更新变得简单，可以在不关闭软件的情况下进行更新，不需要重启。因为系统通过inode号码，识别运行中的文件，不通过文件名。更新的时候，新版文件以同样的文件名，生成一个新的inode，不会影响到运行中的文件。等到下一次运行这个软件的时候，文件名就自动指向新版文件，旧版文件的inode则被回收。

三、练习

1. 如何创建/testdir/dir1/x, /testdir/dir1/y, /testdir/dir1/x/a, /testdir/dir1/x/b, /testdir/dir1/y/a, /testdir/dir1/y/b

mkdir -p /testdir/dir1/{x,y}/{a,b}
tree

└── testdir
    └── dir1
        ├── x
        │   ├── a
        │   └── b
        └── y
            ├── a
            └── b

2. 如何创建/testdir/dir2/x,/testdir/dir2/y,/testdir/dir2/x/a,/testdir/dir2/x/b

mkdir -p  /testdir/dir2/{x/{a,b},y}

└── testdir
    └── dir2
        ├── x
        │   ├── a
        │   └── b
        └── y

3. 如何创建/testdir/dir3, /testdir/dir4, /testdir/dir5, /testdir/dir5/dir6, /testdir/dir5/dir7

mkdir  -p  /testdir/{dir3,dir4,dir5/{dir6,dir7}}
mkdir -p  /testdir/dir{3,4,5/{6,7}}