Linux基础 ——“文件系统” 走进一切皆文件的体系中（文件系统目录结构、磁盘分区、虚拟文件系统）

文件系统

• 文件系统概念
• • 1、什么是文件系统？
  • 2、文件系统的种类
  • 3、什么是分区？
• 文件系统目录结构
• • 1、什么是文件系统目录结构？
  • 2、一些指令
  • 3、/etc
• 虚拟文件系统
• • 1、什么是虚拟文件系统？
  • 2、虚拟文件系统作用：

文件系统概念 1、什么是文件系统？

常规认知就是根目录下那些文件，也可以这样笼统的讲，但具体来讲其实并不是那样。

• 文件系统是 *** 作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。 *** 作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。
  也指用于存储文件的磁盘或分区，或文件系统种类。 因此，可以说"我有2个文件系统"意思是他有2个分区，一个存文件，或他用
  “扩展文件系统”，意思是文件系统的种类。
  比如在linux源码下文件下的文件系统代码存放在fs文件夹（由此可知文件系统是一个程序）：
  

2、文件系统的种类

• 文件系统（文件管理系统）的种类有哪些？
  既然文件系统是管理磁盘文件的方法，那么肯定不止一种，比如说：FAT、vfat 、NTFS、EXT（ext2、ext3、ext4）、HFS
  Linux常用的是EXT系列的文件系统，windows使用的文件系统是NTFS
  树莓派查看文件系统的命令是：df-T，如下如所示，

  type就是文件系统类型。
  tmpfs：是临时文件系统也叫作**(内存文件系统)是基于内存的。
  vfat和ext4是基于磁盘**的，也就是我们的SD卡，就是之前挂载到虚拟机的两个分区，fat分区存放boot（BootLoader）相关文件，ext4分区存放的是根目录文件。

  有图可以看出都是根目录下的文件但是可能来自不同的分区。
  

3、什么是分区？

• 什么是分区？
  对于windows来说，像是驱动器盘符，C盘是装系统的分区，D盘存放其他文件，但是C盘也可以放其他文件，比较随意(面向普通用户)，但是C盘、D盘的内存都是联连续的一大块。
  对于Linux来说，叫做文件系统结构，按照 功能来分区，每个分区严格存放文件（面对开发者），内存不一定连续，也就是说我们在linux同一个路径下看到的文件不一定是来自同一分区。

  Linux磁盘分区：
  linux分区不同于windows,硬盘和硬盘分区在Linux都表示为设备。

  硬盘分区一共有三种：主分区，扩展分区 和 逻辑分区。
  硬盘的分区主要分为主分区和扩展分区两种，主分区 和 扩展分区 的数目之和不能大于四个。
  主分区：可以马上被使用但不能再分区。
  扩展分区：必须再进行分区后才能使用，也就是说它必须还要进行二次分区。
  逻辑分区：由扩展分区建立起来的分区，逻辑分区没有数量上限制。
  扩展分区只不过是逻辑分区的“容器”，实际上只有主分区和逻辑分区进行数据存储。

  嵌入式系统可以分为4个区，分别是bootloader（启动代码）、para（启动代码向内核传递参数的位置）、kernel（内核分区）、根分区（文件系统结构）等，与Windows、Linux分区不同。
  ①在嵌入式系统中，没有swap分区，只有实际的物理空间。
  ②bootloader、para、kernel这三个分区的功能类似于Linux系统中的/boot分区，这三个分区分别存放嵌入式系统的启动代码和内核。
  注：Linux系统中/boot分区内存放着linux启动代码和内核源码。
  ③根分区(/)可以构造，其功能类似于Linux系统中的根分区在这个分区中可以创建许多目录，比如/root、/home、/usr等，但不能创建/boot目录。
  ④分区bootloader、para、kernel只能由地址来区分，而根分区只能由目录来区分。
  ⑤嵌入式系统的驱动程序、上层软件都放在根分区.在嵌入式系统启动后，系统无法查看到bootloader、para、kernel这三个分区

• Windows、Linux分区d 不同。

文件系统目录结构 1、什么是文件系统目录结构？

件系统是存储设备上组织文件的方法，那么常规认知的根目录是什么呢？
其实根目录就是文件系统目录结构。
在Linux系统中，目录被组织成一个:单根倒置树结构，文件系统目录结构从根目录开始，用/来表示。
文件名称区分大小写（ 大小写敏感还需要看具体的文件系统格式 ）,以.开头的为隐藏文件,路径用/来进行分割（windows中使用\来分割）,
文件有两个种类:元数据与数据本身.在 *** 作linux系统时，通常会遵循以下的分层结构规则：
LSB (Linux Standard Base) / FHS(Filesystem Hierarchy Standard)。

除了分区需要按照功能来划分，文件系统的目录结构也是按照功能划分的：

/ 所有linux *** 作系统的顶点目录,不像windows,每个分区都有一个顶点目录

对于windows说，目录即分区
对于Linux说，根目录不算分区

/boot	存放系统启动时相关的文件,比如kernel内核,grub引导菜单.(不要删除.)
/bin	存放的都是命令,但仅普通用户能执行
/sbin	超级管理员能执行的命令.
/home	存放普通用户的家目录
/root	超级管理员的家目录,普通用户是无法进入
/etc	存放配置文件的目录
/etc/hostname	主机名
/etc/hosts	本地解析域名一种方式
/etc/sysconfig/network-script/ifcfg-*	网卡的配置文件
/dev	设备目录,设备驱动，硬盘\硬盘的分区\光盘\串口…
/dev/null	黑洞,接收所有的东西,只进不出
/dev/zero	摇钱树,可以生产源源不断的数据
/dev/random	产生随机数的一个设备
/dev/pts/0	虚拟的Bash Shell终端,提供给远程用户使用 ，0代表一个终端， 1代表2个终端 以此类推
/usr	类似于windows的C盘下面的windows目录
/usr/lib	共享库文件,后缀都是so结尾, share object
/usr/lib64	共享库文件64位,后缀都是so结尾, share object
/usr/local	早期大家都把软件放在这个目录下,和windows C:\ProgramFile
/usr/bin 、/usr/sbin、 /var	存放一些可变化的内容,比如/var/log日志,可以人为让其发生变化,也或者是随着时间推移产生变化
/tmp	存放临时文件,无论哪个用户都可以放
/proc	反馈当前运行的进程的状态信息，还有提供给用户的一些信息，比如说cpu和内存。
/run	存放程序运行后所产生的pid文件
/media 、/mnt	提供挂载的一个目录
/opt	早期第三方厂商的软件存放的目录.
/srv	物理设备产生的一些文件

• 在 Linux 系统中，有几个目录是比较重要的，平时需要注意不要误删除或者随意更改内部文件。
  /etc： 这个是系统中的配置文件，如果你更改了该目录下的某个文件可能会导致系统不能启动。
  /bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin: 这是系统预设的执行文件的放置目录，比如 ls 就是在/bin/ls 目录下的。
  值得提出的是， /bin,/usr/bin 是给系统用户使用的指令（除root外的通用户）
  而/sbin, /usr/sbin 则是给root使用的指令。
  /var： 这是一个非常重要的目录，系统上跑了很多程序，那么每个程序都会有相应的日志产生，而这些日志就被记录到这个目录下，具体在/var/log 目录下，另外mail的预设放置也是在这里。

2、一些指令

• 可以在proc文件下查看CPU相关的情况cat /proc/cpuinfo从下面可以看出processor是从0到3，表示cpu是四核的，然后Hardware是cpu的型号BCM2835
  

• 使用指令：cat /proc/meminfo可以查看内存相关信息，由下图可以看出总内存是948280KB
  

• 使用指令：sudo cd root发现进不去root这个文件夹，可以使用指令sudo passwd root先为root设置密码然后：su - root再输入密码即可进入。
  退出使用指令：exit或者su - pi（是要进入普通用户，pi是用户名）
  进入root时候，指令行是#，普通用户就是$

3、/etc

• etc下面是配置文件，若想要开机启动某个程序可以在/etc/init这个文件夹下去配置某些文件，使之开机自启。比如打开bootmisc.sh.conf：vi /etc/init/bootmisc.sh.conf然后将指令添加到脚本的最后即可。
  
  但是一般不那么做，一般是在init文件夹下去模仿这个文件夹下面的文件自己去新建一个文件，然后再文件里面写入相关的指令，只需文件以.conf结尾即可。
  除此之外还可以修改etc下面的rc .local也是添加相关的指令即可。

比如智能家居，智能小车，就可以运用这个，总不能一上电，我们还要打开电脑配置一下。我们要一上电就自动配置了。

虚拟文件系统 1、什么是虚拟文件系统？

VFS（虚拟文件系统）就是对各种文件系统的一个抽象，它为各种文件系统提供了一个通用接口，由指令df -T可以看出不同的文件来源于不同分区，然而每个分区都有自己的文件系统，所以访问文件的方式因为文件系统的不同而不同，因为不同的文件系统文件、数据存储的方式不一样。
这样访问不同分区的文件就比较麻烦，而linux通过叫做VFS的中间层对这些文件系统提供了完美的支持。在大部分情况下，用户通过libc和kernel的 VFS 交互，不需要关心底层文件系统的具体实现。
这样就使我们使用open、read、write等函数对文件展开 *** 作，不需要关心它底层的文件系统。虚拟文件系统的目的： 将接口暴露给用户，屏蔽底层文件系统的差异性，它是对所有不同文件系统的抽象。

• 虚拟文件系统的分层结构：上层：虚拟文件系统，底层：特定文件系统模块，例如：网络文件系统（nfs、smb）等其他类型文件系统。虚拟文件系统存在于内核态，用户在用户态使用open、read等函数 *** 作文件或驱动的时候，先到vfs，然后就可以 *** 作处于不同文件系统的文件。
  

2、虚拟文件系统作用：

简化应用程序员的开发，不管是什么文件类型，不管文件是磁盘还是设备，都只用open，read，write 统一 *** 作。

• VFS在用户和文件系统之间提供了一个交换层，在 VFS 上面，是对诸如open、close、read 和 write 之类的函数的一个通用API 抽象。在 VFS 下面是文件系统抽象，它定义了上层函数的实现方式。它们是给定文件系统（超过 50个）的插件，文件系统的源代码可以在 ./linux/fs中找到。文件系统层之下是缓冲区缓存，它为文件系统层提供了一个通用函数集（与具体文件系统无关）。这个缓存层通过将数据保留一段时间（或者随即预先读取数据以便在需要是就可用）优化了对物理设备的访问。缓冲区缓存之下是设备驱动程序，它实现了特定物理设备的接口。因此，用户和进程不需要知道文件所在的文件系统类型，而只需要象使用 Ext2 文件系统中的文件一样使用它们。