Linux 文件系统深度解析

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一、Linux文件系统核心哲学

1. “一切皆文件”（Everything is a File）

• 设计哲学：Linux将硬件设备、进程信息、网络连接等系统资源均抽象为文件形式

• 三大类文件：

  文件类型	典型示例	操作特性
  普通文件	.txt, .sh, .png	可读写/执行
  设备文件	/dev/sda（硬盘）, /dev/tty（终端）	块设备/字符设备操作
  进程文件	/proc/1/status（进程状态）	实时查看/动态修改系统参数
  网络文件	/proc/net/tcp（TCP连接表）	网络状态监控

• 与Windows的核心差异：

   Linux路径示例
  /dev/sda1       第一块硬盘的第一个分区
  /proc/cpuinfo   CPU硬件信息
  /sys/class/net  网络接口配置Windows对比
  C:\Users\       用户目录
  \\.\PhysicalDrive0   物理磁盘（需特殊API访问）
  

2. 文件与目录的本质区别

特征	文件（File）	目录（Directory）
inode结构	存储数据内容	存储子项名称与inode映射关系
创建命令	touch file.txt	mkdir mydir
查看方式	cat, less, vim	ls, tree
删除风险	单文件删除	递归删除所有子项

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二、目录结构深度解析

2.1、核心目录全景图

2.1.1 目录层次标准（FHS）

• 设计原则：统一多发行版的目录结构规范
• 核心分类：
  • 静态数据：系统运行必需的文件（如 /bin, /lib）
  • 动态数据：运行时生成的文件（如 /var, /proc）
  • 用户数据：可修改的用户级文件（如 /home, /tmp）

2.2 核心目录深度解析

2.2.1 /bin：基础命令二进制库

全称binary，存储可执行的二进制文件，所有用户均可运行

• 重要命令：

  /bin/ls      # 文件列表工具（系统救援模式必备）
  /bin/cp      # 文件复制命令
  /bin/bash    # 默认Shell解释器
  

• 现代演变：
  • 符号链接到 /usr/bin（通过 ls -l /bin 验证）
  • 单用户模式依赖的核心命令存储地

2.2.2. /dev：设备文件库

存放外接设备文件（如硬盘、光盘），需挂载后使用

• 设备管理实践：

  ls /dev/sd*                # 查看SCSI/SATA存储设备
  udevadm info /dev/sda      # 查看设备详细信息
  mknod /dev/mydevice c 89 1 # 创建设备文件（主设备号89）
  

• 特殊设备文件：
  • /dev/null：数据黑洞
  • /dev/zero：无限零字节流
  • /dev/urandom：伪随机数生成器

2.2.3. /etc：系统配置中心

主要存储配置文件

• 关键子目录：

  子目录	功能描述
  /etc/apt/	APT包管理器配置（Debian系）
  /etc/systemd/	系统服务管理配置
  /etc/ssh/	SSH服务配置文件

• 重要配置文件：

  /etc/fstab     # 文件系统挂载表
  /etc/passwd    # 用户账户信息
  /etc/sudoers   # sudo权限配置
  

2.2.4. /home：用户数据空间

普通用户的家目录，类似Windows的User目录

• 访问控制：

  chmod 700 /home/user1      # 禁止其他用户访问
  setfacl -m u:admin:rx /home/user1  # ACL权限控制
  

• 磁盘配额管理：

  quotacheck -cug /home     # 创建配额数据库
  edquota -u user1          # 设置用户配额
  

2.2.5. /proc：进程信息中心

存储Linux运行时进程信息

• 关键虚拟文件：

  cat /proc/cpuinfo     # 查看CPU详细信息
  cat /proc/meminfo     # 查看内存使用情况
  cat /proc/loadavg     # 获取系统负载（1/5/15分钟）
  

• 进程目录结构：

  /proc/1234/├── exe -> /usr/bin/nginx   # 进程执行文件链接├── fd/      # 打开的文件描述符└── status    # 进程状态信息
  

2.2.6. /root：超级用户空间

root用户的家目录

• 安全实践：
  • 默认权限为550（dr-xr-x---）
  • 禁止普通用户访问：

    ls -ld /root      # 验证权限为 dr-xr-x--- 11 root root
    

2.2.7. /sbin：系统管理命令库

存储需要超级权限执行的二进制文件（全称super binary）

• 关键命令示例：

  /sbin/fdisk     # 磁盘分区工具
  /sbin/iptables  # 防火墙配置工具
  /sbin/reboot    # 系统重启命令
  

• 现代路径关系：
  • 符号链接到 /usr/sbin（通过 ls -l /sbin 验证）

2.2.8. /tmp：临时文件仓库

存储系统运行时产生的临时文件

• 安全优化配置：

  # 挂载为内存文件系统（/etc/fstab示例）
  tmpfs /tmp tmpfs defaults,noatime,nosuid,nodev 0 0
  

• 清理策略：
  • 系统重启自动清空
  • 使用tmpreaper定期清理：

    tmpreaper 24h /tmp  # 删除24小时前的文件
    

2.2.9. /usr：用户软件资源库

存放用户安装的软件，类似Windows的Program Files

• 子目录结构：

  /usr/bin/       # 用户级应用程序
  /usr/lib/       # 程序共享库
  /usr/local/     # 本地编译安装的软件（推荐路径）
  /usr/share/     # 架构无关的数据文件
  

2.2.10. /var：动态数据存储

存放系统和程序的日志文件

• 子目录分工：

  子目录	功能描述
  /var/log/	系统日志文件（auth.log等）
  /var/cache/	应用程序缓存数据
  /var/lib/	状态信息（如Docker镜像存储）

• 日志管理工具：

  journalctl -u nginx -f  # 查看Nginx实时日志
  logrotate -f /etc/logrotate.conf  # 手动执行日志轮转
  

2.2.11. /mnt：临时挂载点

外接设备挂载目录

• 挂载实践：

  mount /dev/sdb1 /mnt/data      # 挂载硬盘分区
  mount -t nfs 192.168.1.100:/share /mnt/nfs  # 挂载NFS共享
  

• 与/media区别：

  目录	用途	管理方式
  /mnt	管理员手动挂载持久存储设备	需手动操作
  /media	自动挂载可移动设备（U盘等）	udev自动管理

2.3 核心目录功能扩展

2.3.1 /bin vs /sbin

对比维度</