Linux基础:文件管理

在 Linux 下,所有的文件与目录都是由根目录(/)开始的。然后再一个一个分支下来,形成一棵繁杂的树。因此我们也称这种目录配置方式为“目录树”。那目录树与文件系统有什么关系,目录树是怎么实现的呢?

目录

在 Linux 系统中,目录也是一种文件。我们可以使用 $ls -li来查看一个目录的属性。

$ls -li /home/wuchong
141494 drwxr-xr-x 18 wuchong wuchong 4096 12月 2 2013 hadoop-1.1.1
1715845 drwxrwxr-x 2 wuchong wuchong 4096 7月 12 09:07 input
1718481 -rw-rw-r-- 1 wuchong wuchong 0 7月 12 16:11 test.txt
1718478 -rw-r--r-- 1 root root 1780292 6月 16 19:04 etc.jar.bz2
……

其中-i参数是显示文件的 inode 号。可以看到第一列就是目录/文件的 inode 号。因此 ext 文件系统对于目录也会像对待文件一样分配其 inode 块和 block 块。只不过,在目录中 inode 块记录的是该目录的相关权限与属性以及分配到的 block 块号码,而 block 则记录的是这个目录下的/文件名/与该文件名占用的 inode 号码数据。

没错,在 Linux 中文件的 inode 中是不记录文件名的,文件名是记录在目录的 block 中。因此在新增/删除/重命名文件的时候,与目录的w权限有关。另一个直观的感受就是,你可以对正在使用的文件改名,换目录,甚至放到废纸篓,都不会影响当前文件的使用,这在 Windows 里是无法想象的。比如你打开个 Word 文件,然后对其进行重命名操作,Windows 会告诉你先给我关闭文件!

当我们读取一个文件时,实际上是在目录中找到了这个文件的 inode 编号,然后根据 inode 中的 block 指针,把各个 block 数据块组合起来,放入内存供进一步的处理。当我们写入一个文件时,是分配一个空白inode给该文件,将其inode编号记入该文件所属的目录,然后选取空白的数据块,让inode的指针指像这些数据块,并放入内存中的数据。

硬链接与软链接

当文件出现在一个目录文件中时,我们就把文件接入到文件系统中(在目录中写入该文件的文件名和 inode 号),我们称建立一个到文件的硬链接(hard link)。一个文件允许出现在多个目录中,这样,它就有多个硬链接。当硬链接的数目(link count)降为0时,文件会被 Linux 删除。所以很多时候,unlink 与 remove 在 Linux 操作系统中是一个意思。引入硬链接的目的是为了“安全”,如果你将任何一个“文件名”删除,其实 inode 与 block 都还是存在的。此时可以通过另一个“文件名”来读取到正确的文件数据。此外,不论你使用哪个“文件名”来编辑,最终的结果都会写入到相同的 inode 与 block 中,因此均能进行数据的修改。

至于软链接(soft link),其实就是 Windows 上的快捷方式。基本上,软链接就是在创建一个新的独立的文件,而这个文件会让数据的读取指向它连接的那个文件的文件名。由于只是利用文件来作为指向的操作,所以,当源文件被删除后,软链接的文件会打不开。由于软链接(soft link)的广泛使用不会影响 link count,而且可以跨越文件系统,现在较少手动建立硬连接。

创建硬链接与软链接使用 ln 命令即可。

$ln [-s] 源文件 目标文件
-s : 如果不加任何参数就是硬链接,加上 -s 就是软链接
~$ln -s /etc/crontab .
~$ln /etc/crontab crontab2
~$ ll -i /etc/crontab ~/crontab ~/crontab2
1310870 -rw-r--r-- 2 root root 722 6月 15 2012 /etc/crontab
1310870 -rw-r--r-- 2 root root 722 6月 15 2012 /home/wuchong/crontab2
1718696 lrwxrwxrwx 1 wuchong wuchong 12 7月 12 16:42 /home/wuchong/crontab -> /etc/crontab

可以看到硬链接文件的 inode 是同一个,并且连接数变成了 2。而软链接是一个新的文件,拥有自己的 inode 号。

文件系统管理命令

$df
列出文件系统的整体磁盘使用量
-h 以人们容易阅读的 GB MB KB 等格式自行显示
-i 不使用硬盘容量,而以 inode 的数量显示
$du file/dir
评估目录所占容量
-h 以人们容易阅读的 GB MB KB 等格式自行显示
-s 仅显示总计,不列出每个子目录的占用容量
-m 以 M 为单位

例如:

$ df -h
文件系统 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/sda1 29G 4.2G 23G 16% /
udev 1001M 4.0K 1001M 1% /dev
tmpfs 404M 792K 403M 1% /run
none 5.0M 0 5.0M 0% /run/lock
none 1009M 152K 1009M 1% /run/shm
none 100M 28K 100M 1% /run/user
$ du -sh /home/wuchong/
1.1G /home/wuchong/

总结

主要概括性总结了目录文件的构成,以及与普通文件之间的关系。讲解了硬链接和软链接,以及 df du 命令。

Linux 是一个文件王国,一切都以文件的形式存在。了解 Linux 的文件系统,是深入了解操作系 Linux 原理的重要一步。

参考资料

-EOF-