Linux 文件系统核心概念
1. Linux 文件系统核心概念
1.1 什么是文件系统？
文件系统是操作系统用于 组织、存储和管理文件及目录 的机制，负责：
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文件的命名、存储位置和访问方式。
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数据的持久化存储和检索。
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权限控制和元数据（如创建时间、所有者等）管理。
1.2 Linux 文件系统特点
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一切皆文件：设备、管道、目录等均以文件形式抽象。
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树形结构：从根目录
/开始，分层组织文件和目录。 -
区分大小写：
File.txt和file.txt是两个不同的文件。 -
挂载机制：通过挂载（
mount）将不同设备或分区接入文件树。
2. Linux 目录结构（FHS 标准）
Linux 遵循 Filesystem Hierarchy Standard (FHS)，核心目录及其作用如下：
| 目录 | 用途 |
|---|---|
/ | 根目录，所有目录和文件的起点。 |
/bin | 存放基础命令（如 ls, cp, bash），所有用户可用。 |
/sbin | 存放系统管理命令（如 fdisk, iptables），需 root 权限。 |
/etc | 系统配置文件（如网络配置、用户账户）。 |
/home | 普通用户的家目录，每个用户拥有独立子目录（如 /home/alice）。 |
/root | root 用户的家目录。 |
/usr | 用户程序资源（如软件安装目录 /usr/bin, 库文件 /usr/lib）。 |
/var | 可变数据（如日志 /var/log, 邮件 /var/mail）。 |
/tmp | 临时文件，系统重启后可能清除。 |
/dev | 设备文件（如硬盘 /dev/sda, 终端 /dev/tty）。 |
/proc | 虚拟文件系统，提供进程和内核信息的接口（如 /proc/cpuinfo）。 |
/mnt | 临时挂载点（如手动挂载U盘或网络存储）。 |
/boot | 启动文件（如内核 vmlinuz, 引导加载程序 grub）。 |
/lib | 系统库文件（如动态链接库 .so 文件）。 |
3. Linux 文件类型
Linux 文件类型通过 ls -l 的第一个字符标识：
| 类型 | 标识符 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 普通文件 | - | file.txt | 文本、二进制、压缩包等。 |
| 目录 | d | /home | 包含其他文件或目录。 |
| 符号链接 | l | link -> /path/to/file | 指向另一个文件的快捷方式。 |
| 块设备 | b | /dev/sda | 硬盘等块存储设备（按块读写）。 |
| 字符设备 | c | /dev/tty | 终端等字符设备（按字节读写）。 |
| 管道 | p | named_pipe | 进程间通信（FIFO）。 |
| 套接字 | s | /var/run/docker.sock | 网络通信接口文件。 |
4. 文件权限与所有权
4.1 权限模型
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用户类别：所有者（
u）、所属组（g）、其他用户（o）。 -
权限类型：读（
r）、写（w）、执行（x）。
通过 ls -l 查看权限：
-rwxr-xr-- 1 alice developers 4096 Jun 10 10:00 script.sh
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-rwxr-xr--：所有者可读/写/执行，组可读/执行，其他用户仅可读。 -
alice：文件所有者。 -
developers：所属组。
4.2 修改权限
# 数字模式（755 = rwxr-xr-x） chmod 755 script.sh# 符号模式（给所有者添加执行权限） chmod u+x script.sh# 修改所有者 chown alice:developers script.sh
5. 文件系统存储机制
5.1 Inode 和 Block
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Inode：存储文件的元数据（权限、大小、位置等），唯一标识一个文件。
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Block：实际存储文件数据的磁盘块（通常 4KB）。
通过 stat 查看 Inode 信息：
stat file.txt
5.2 硬链接 vs 软链接
| 特性 | 硬链接 | 软链接（符号链接） |
|---|---|---|
| Inode | 与原文件相同 | 新的 Inode |
| 跨文件系统 | 不支持 | 支持 |
| 原文件删除后 | 仍可访问 | 失效（悬空链接） |
| 创建命令 | ln file.txt hardlink | ln -s file.txt softlink |
6. 常用文件系统操作命令
6.1 查看磁盘和文件系统
# 查看磁盘空间 df -h# 查看目录占用空间 du -sh /path/to/dir# 列出挂载的文件系统 mount
6.2 文件查找与处理
# 按文件名查找 find / -name "*.log"# 按内容查找 grep "error" /var/log/syslog# 文件压缩与解压 tar -czvf archive.tar.gz /path/to/dir # 压缩 tar -xzvf archive.tar.gz # 解压
6.3 文件系统修复
# 检查并修复文件系统（需卸载） fsck /dev/sda1
7. 主流文件系统类型
| 文件系统 | 特点 |
|---|---|
| ext4 | Linux 默认，日志式，支持大文件和分区。 |
| XFS | 高性能，适合大文件（如数据库、视频）。 |
| Btrfs | 支持写时复制（CoW）、快照、压缩等高级特性。 |
| ZFS | 集成卷管理、数据校验、快照（需额外安装）。 |
| NTFS/FAT | Windows 兼容（通过 ntfs-3g 驱动挂载）。 |
8. 关键场景示例
8.1 挂载新磁盘
# 查看磁盘列表 lsblk# 格式化磁盘为 ext4 mkfs.ext4 /dev/sdb1# 创建挂载点并挂载 mkdir /mnt/data mount /dev/sdb1 /mnt/data# 开机自动挂载（编辑 /etc/fstab） echo "/dev/sdb1 /mnt/data ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab
8.2 解决 "No space left on device"
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可能原因：Inode 耗尽（即使磁盘有空间）。
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检查命令：
df -i # 查看 Inode 使用情况 df -h # 查看磁盘空间
掌握 Linux 文件系统是系统管理的核心基础，建议结合实际操作（如挂载磁盘、修改权限）加深理解。遇到具体问题时，可进一步查阅相关命令的手册（man command）。