一、Linux文件系統簡介

任何一個操作系統中，文件管理是其基本功能之一，而文件的管理是由文件系統來完成的。 文件系統主要用于組織和管理計算機存儲設備上的大量文件， 并提供用戶交互接口。

數據在硬盤上是二進制的，文件系統可以將這些二進制數據還原為相應文件形式，并實現數據的查詢和存儲等。 存儲數據的物理設備有硬盤、U盤、SD卡、Flash、網絡存儲設備等。 不同的存儲設備有不同的物理結構，因此就需要不同的文件系統去管理，比如管理Nand Flash使用Yaffs文件系統，管理硬盤/SD卡使用ext文件系統等。

Linux支持的文件系統格式很多，主要分為以下幾類：

• 磁盤文件系統：指本地主機中實際可以訪問到的文件系統，包括硬盤、CD-ROM、DVD、USB存儲器、磁盤陣列等。 常見格式有：Ext2、Ext3、Ext4、JFS、NTFS、UFS、FAT、FAT16、FAT32等
• 網絡文件系統：是可以遠程訪問的文件系統，在服務器端仍是本地磁盤文件系統，客戶機通過網絡遠程訪問數據。 常見格式有：NFS、Samba等
• 專有/虛擬文件系統：不駐留在磁盤上的文件系統。 常見格式有：TMPFS、PROCFS等

二、Linux磁盤文件系統

接下來主要介紹磁盤文件系統。 目前Ext4(Extended File sytem，擴展文件系統)是廣泛使用的一種磁盤文件系統格式。 是在Ext3基礎上發展起來的，對有效性保護、數據完整性、數據訪問速度、向下兼容性等方面做了改進，其特點是日志文件系統：可將整個磁盤的寫入動作完整地記錄在磁盤的某個區域上，以便在必要時回溯追蹤。

磁盤是一種計算機的外部存儲器設備，由一個或多個覆蓋有磁性材料的鋁制或玻璃制的碟片組成，用來存儲用戶的信息，這種信息可以反復地被讀取和改寫，主要分為以下幾類：

• IDE磁盤：價格低廉，兼容性強，性價比高，但是數據傳輸慢，不支持熱插拔等
• SCSI磁盤：傳輸速率高，讀寫性能好，運行穩定，可連接多個設備，支持熱插拔，占用CPU低，但是價格相對較貴，一般用于工作站或服務器上
• SATA磁盤：結構簡單、支持熱插拔

Linux中硬盤以及分區等設備均表示為文件，其命名規則如下：

• IDE磁盤的文件名為：/dev/hdxx
• SCSI/SATA/USB磁盤文件名為：/dev/sdxx

下面是一些具體的命名實例：

/dev/hda      #表示第一個IDE硬盤
/dev/hda1     #表示第一塊IDE硬盤的第一個主分區
/dev/hda2     #表示第一塊IDE硬盤的擴展分區（或第二個主分區）
/dev/hda5     #表示第一塊IDE硬盤的第一個邏輯分區
/dev/hda8     #表示第一塊IDE硬盤的第四個邏輯分區
/dev/hdb      #表示第二個IDE硬盤
/dev/sda      #表示第一個SCSI硬盤
/dev/sda1     #表示第一個SCSI硬盤的第一個主分區
/dev/sdd3     #表示第四個SCSI硬盤的第三個主分區

為了便于管理和使用，通常會對磁盤進行分區：

• 主分區：必須要存在的分區，最多能創建4個，最少1個，編號只能是1~4，可以直接格式化，然后安裝系統，直接存放文件
• 擴展分區：會占用主分區位置，即主分區+擴展分區之和最多4個。 相當于獨立的磁盤，有獨立的分區表，但不能獨立的存放數據
• 邏輯分區：擴展分區不能直接存放數據，必須經過再次分割，成為邏輯分區后才能存放數據。 一個擴展分區中的邏輯分區可以有任意多個，編號只能從5開始

下圖中的分區方案為：2個主分區 + 1個擴展分區，其中擴展分區又分割出了2個邏輯分區

交換分區(swap)：安裝系統時建立的，一塊特殊的硬盤空間，當實際內存不夠用時，操作系統會從內存中取出部分暫時不用的數據，放在swap中，為當前程序騰出足夠的內存空間。 swap不會使用到目錄樹的掛載，無需指定掛載點(即cd無法進入)。

三、Linux文件系統結構

Linux采用載入/掛載的方式將分區與目錄聯系起來，通過訪問目錄就可以訪問分區的存儲空間。 掛載點就是硬盤分區掛載到文件系統的某目錄后，該目錄就是相應分區的掛載點。

在掛載點創建的文件，實際上是存儲到硬盤的分區上，通過掛載點可以訪問分區上的文件，若將硬盤分區與目錄的掛載關系刪除，分區上的文件不會被刪除，只是原掛載點不能訪問到分區上的文件。

除了swap分區外，其他分區都是在根分區(/)目錄上操作的。 Linux文件系統是一個樹形的分層組織結構，根作為整個文件系統的惟一起點，其他所有目錄都從該點出發，如下圖：

由于Linux是完全開源的軟件，因此眾多Linux發行版本的目錄結構不盡相同。 為了規范文件目錄命名和存放標準，頒發了文件層次結構標準(FHS)，Ubuntu系統也遵循該標準。

四、文件系統與磁盤管理相關命令

文件系統與磁盤管理相關命令非常多，下面僅對幾個較常用的命令做簡單介紹

df命令：disk free，用于列出文件系統的整體磁盤使用量，命令的格式為：

df [-a -h -i -k -H -T -m] [目錄或文件名]

不加參數使用時，默認會將系統內所有的(特殊內存與swap除外)都以Kbytes容量列出來。 常用的選項如下示：

• -a：列出所有的文件系統
• -k：以KBytes容量顯示各文件系統
• -m：以MBytes容量顯示各文件系統
• -h：以GBytes,MBytes,KBytes等格式自行顯示
• -H：以M=1000K取代M=1024K的進位方式
• -T：顯示出文件系統類型
• -i：不用硬盤容量，而以inode數量來顯示

du命令：disk used，用于查看文件和目錄磁盤使用空間的，命令的格式為：

du [-a -h -s -k -m] 文件或目錄名稱

不加參數使用時，默認會分析當前所在目錄里的子目錄所占用的硬盤空間。 常用的選項如下示：

• -a：列出所有的文件與目錄容量
• -h：以人們較易讀的容量格式 (G/M) 顯示
• -s：列出總量，而不是單個目錄占用容量
• -S：不包括子目錄下的總計
• -k：以KB列出容量顯示
• -m：以MB列出容量顯示

fdisk命令：磁盤分區表操作工具，命令的格式為：

fdisk [-l] 裝置名稱

常用的選項如下示：

• -l：輸出裝置名稱里所有的分區內容，若為空，則會搜尋系統里所有裝置的分區并列出來

file命令：用于辨識文件類型，命令的格式為：

file [-b -c -L -v -z][-f <名稱文件>][文件或目錄...]

常用的選項如下示：

• -b：列出辨識結果時，不顯示文件名稱
• -c：詳細顯示指令執行過程，便于排錯或分析程序執行的情形
• -f <名稱文件>：指定名稱文件
• -L：直接顯示符號連接所指向的文件的類別
• -v：顯示版本信息
• -z：嘗試去解讀壓縮文件的內容
• [文件或目錄...] ：要確定類型的文件列表，多個文件之間使用空格分開

mkdir命令：make directory的縮寫，用于創建目錄，命令的格式為：

mkdir [-p] dirName

常用的選項如下示：

• -p：確保目錄名稱存在，不存在的就建一個

ln命令：link files，為某一個文件在另外一個位置建立一個同步的鏈接。 命令的格式為：

ln [參數][源文件或目錄][目標文件或目錄]

常用的選項如下示：

• -b：刪除，覆蓋以前建立的鏈接
• -d：允許超級用戶制作目錄的硬鏈接
• -f：強制執行
• -i：交互模式，文件存在則提示用戶是否覆蓋
• -n：把符號鏈接視為一般目錄
• -s：軟鏈接(符號鏈接)
• -v：顯示詳細的處理過程
• --help 顯示幫助信息
• --version 顯示版本信息