Linux学习笔记—— Linux文件系统及Shell

Part0–Linux文件系统

一.Linux中常见的文件类型

1.普通文件

一个字符序列，如代码程序、数据、文本、图像等。
在Linux中，这些文件没有不同，被同等对待。
只有当需要时，才由相应的使用或处理文件的应用程序将文件含有添加到该文件上。
例如，对Linux而言，一个C程序和一个HTML文件没有差异，文件分别由C编译器、Web浏览器进行处理。

2.设备文件

指一些可以访问的硬件设备。
Linux将I/O设备视同文件对待，对每个设备对应一个文件。
设备文件并不是信息的存储体。它们只不过时为了I/O设备的读写提供了方便的渠道，并提供用户与文件系统相同的存取页面。
设备文件分为两类：字符设备文件（如键盘）和块设备文件（如硬盘）。
一般放在/dev目录下，如/dev/tty是终端的特别文件。
/dev目录位每种设备准备了至少一个文件，例如hda（硬盘驱动器a），lp0（行式打印机0）。
由于Linux操作系统是I/O硬件接口与普通文件的接口一致，用户就不必知道任何有关I/O设备的细节。

3.目录文件

Linux中，目录本身也是一种文件，可以按照文件进行管理。
目录文件包含其它目录和文件。
目录文件由许多特殊格式的记录组成。
每条记录由索引节点号和文件名组成。
索引节点包含文件的基本信息，例如大小、属性等。
 
二、Linux文件的表示和存储

1.文件的表示

Linux系统将每个文件名与一个数字（文件的索引节点号，或者称作i节点号）联系起来。
每个文件对应一个唯一的索引节点。
列表中每个i节点，存储文件属性。
所有索引节点在磁盘上组成索引节点列表。

2.文件系统的存储结构

Linux系统把可以作为一个存储介质（如硬盘、软盘和光盘等）上的存储空间划分成一个至多个区域。
每个区域都可以像独立的物理设备一样单独进行管理和数据存取，这样的存储区域，称作逻辑区域。
在逻辑设备上按照一定的格式进行划分，就构成了文件系统。
【文件系统的磁盘被分成四个部分】
（此部分的图片及部分内容参考自：https://www.cnblogs.com/ghl666/p/12033434.html
http://blog.chinaunix.net/uid-15243833-id-122099.html
https://docs.oracle.com/cd/E19253-01/819-7062/auto151/index.html）

（1）引导块：引导块保存引导程序，系统启动时激活这段特殊程序。引导块占用第0号物理块，不属于文件系统管辖，如果系统中有多个文件系统，只有根文件系统才有引导程序放在引导块中，其余文件系统都不使用引导块。如果文件系统不用于引导，则将引导块保留为空。
（2）超级块：包含磁盘自身的有关信息。像磁盘的总块数、空闲块数、块的大小、已使用的块数等。
（3）i-节点列表块：保存i节点的列表。每个文件都有一个属性，文件的大小，文件所有者，和创建时间等，这些性质被纪录在一个称为i-节点的结构中。所有i-节点都有着相同的大小，并且i-节点表是这些结构的一个列表，文件系统中的每个文件在该表中都有一个i-节点。
（4）文件和目录块：即数据存储区，存放数据，以块为单位存取。文件的内容保存在这个区域，磁盘上所有的块的大小都一样，如果文件包含了超过一个块的内容，则文件内容会存放在多个磁盘块中，一个较大的文件很容易分布上千个独立的磁盘块中。
 
三、Linux的目录结构

1.Linux文件系统是按照层次结构组织的。

2.主要目录介绍：

根目录（/）：最高层目录为根目录，其它所有目录直接或间接从它分支。
主目录（~ ）：系统管理员在系统上创建所有用户的账号，并为每个用户账号分配一个特定的目录，称为主目录，又称起始 / 登录目录。
工作目录（.）：某个时刻正在使用的目录。
父目录（..）：表示当前工作目录的父目录。

3.路径：

在文件系统中路径名用来定位文件。
从根目录开始，经过所有中间目录，直到文件，就形成了该文件的路径名。
绝对路径：从根目录到该文件的路径，路径名的开头有斜杠（/）。（例子：当前工作目录为usr，那么david目录下的myfirst文件的绝对路径名为/usr/david/myfirst）
相对路径：从当前目录到该文件的路径，路径名开头没有斜杠。（例子：当前工作目录为usr，那么david目录下的myfirst文件的相对路径名为david/myfirst）
 

四、Linux的文件名和目录名

1.文件名相关注意事项：

文件名由字符和数字组成，唯一的例外是根目录（/），其它文件不能使用这个名字。
建议不要使用不可打印的字符、空白以及Shell字符。
Linux中区分大小写字母。
Linux的扩展名可以使用一个及以上的点。

2.文件名后缀相关注意事项：

文件扩展名可以帮助用户进一步描述和分类文件的内容。大多数情况下可选，但某些编程语言的编译器依赖扩展名（如C语言）。
Windows操作系统根据文件的扩展名来区分文件类型，Windows下能被执行的文件扩展名通常为.com .exe .bat等，而Linux通过查看文件内的头部信息来确定文件的类型，与文件的名字无关，只要权限中有x（可执行）的话，就代表这个文件能被执行。
对于Linux操作系统而言，test文件和test.c文件都是text文件，类型上无区别，对于编译程序gcc来说就不同了，gcc编译器程序是根据文件的扩展名来判断文件类型的，所以使用gcc编译test文件就会提示错误信息。

3.重要的目录：

/：根目录，最高层的目录，其它所有目录都是它的分支。
/bin:bin：代表binaries，该目录存放许多基本的Linux程序文件，这些文件都是可执行文件。如ls，mkdir等。
/usr/bin：存放面向用户的Linux程序。
/usr/sbin：存放系统管理文件。
/sbin：存放系统文件。如管理工具，应用软件和通用的根用户权限命令等内容。包括系统管理工具，如fdisk，mkfs等，以及网络命令，如ifconfig，route等。
/dev：存放设备文件。如sda，ip0。
/etc：该目录以及其下的子目录存放许多Linux配置文件，这些文件通常都是文本文件，可以进行编辑，从而修改系统配置。例如/etc/passwd，该文件为系统每个用户记录了一行信息，描述了用户的情况。
/lib、/usr/lib：存放所有程序需要的程式库。
/lost+found：包含所有与其它目录没有连接的文件。这个目录平时是空的，当系统不正常关机后，这里就成了一些无家可归的文件的避难所。
/home：有些系统是/users，用来组织用户起始目录。
/var/spool/mail：接收并且保存从外面发来的电子邮件。
/tmp：存放不同程序执行时产生的临时文件，默认所有用户都可以读取，写入和执行文件。系统启动时清除。

 

 
五、Shell相关知识：

1.Shell的作用：

Shell仅仅是个程序，负责用户与Linux系统之间的交互。由外到内，自顶向下的关系为：用户->Shell->内核->硬件。
用户登录后，系统自动启动Shell程序。
用户每次输入完一个命令并按回车后，命令行被传到Shell，Shell先对命令进行分析，然后执行。

2.Shell环境的切换：

大多数Linux系统采用/bin/bash作为默认登录Shell，/etc/shells文件记录了系统支持的有效登录Shell，可用cat命令进行查看。

3.Linux命令的分类：

Shell命令：有些Linux命令是Shell程序的一部分，称为内部命令或Shell命令，内部命令由Shell程序识别并在Shell内部执行。
系统工具程序：大部分Linux命令是可执行程序（命令名和程序名一样），这些可执行程序由Shell查找、加载并执行。Shell从系统变量PATH设置的路径中查找可执行程序，这些可执行程序通常被称为系统工具。
通常，把Shell命令和系统工具统称为命令。