Linux檔案管理背景知識

作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！

 

對於電腦來說，所謂的資料就是0和1的序列。這樣的一個序列可以儲存在記憶體中，但記憶體中的資料會隨著關機而消失。為了將資料長久儲存，我們把資料存放區在光碟片或者硬碟中。根據我們的需要，我們通常會將資料分開儲存到檔案這樣一個個的小單位中(所謂的小，是相對於所有的資料而言)。但如果資料只能組織為檔案的話，而不能分類的話，檔案還是會雜亂無章。每次我們搜尋某一個檔案，就要一個檔案又一個檔案地檢查，太過麻煩。檔案系統(file system)是就是檔案在邏輯上組織形式，它以一種更加清晰的方式來存放各個檔案。

 

1. 路徑與檔案簡介

檔案被組織到檔案系統(file system)中，通常會成為一個樹狀(tree)結構。Linux有一個根目錄/, 也就是樹狀結構的最頂端。這個樹的分叉的最末端都代表一個檔案，而這個樹的分叉處則是一個目錄(directory, 相當於我們在windows介面中看到的檔案夾)。在圖1中看到的是整個的一個檔案樹。如果我們從該樹中截取一部分，比如說從目錄vamei開始往下，實際上也構成一個檔案系統。

要找到一個檔案，除了要知道該檔案的檔案名稱，還需要知道從樹根到該檔案的所有目錄名。從根目錄開始的所有途徑的目錄名和檔案名稱構成一個路徑(path)。比如說，我們在Linux中尋找一個檔案file.txt，不僅要知道檔案名稱(file.txt)，還要知道完整路徑，也就是絕對路徑(/home/vamei/doc/file.txt)。從根目錄錄/, 也就是樹狀結構的最頂端出發，經過目錄home, vamei, doc，最終才看到檔案file.txt。整個檔案系統層層分級(hierarchy)，vamei是home的子目錄，而home是vamei的父目錄。

在Linux中，我們用ls命令來顯示目錄下的所有檔案，比如 $ls /home/vamei/doc

                                                                                                                         圖1 檔案樹

 

(如該圖中所示的檔案系統，即綠色構成的樹。最頂端的根目錄(/)，沿紅色箭頭標出的路徑，我們最終找到檔案file.txt。)

 

2. 目錄

在Linux系統中，目錄也是一種檔案。所以/home/vamei是指向目錄檔案vamei的絕對路徑。

這個檔案中至少包含有以下條目:

.       指向目前的目錄

..      指向父目錄

除此之外，目錄檔案中還包含有屬於該目錄的檔案的檔案名稱，比如vamei中就還要有如下條目，指向屬於該目錄的檔案:

doc

movie

photo

Linux解釋一個絕對路徑的方式如下：先找到根目錄檔案，從該目錄檔案中讀取home目錄檔案的位置，然後從home檔案中讀取vamei的位置……直到找到目錄doc中的file.txt的位置。

由於目錄檔案中都有.和..的條目，我們可以在路徑中加入.或者..來表示目前的目錄或者父目錄，比如/home/vamei/doc/..與/home/vamei等同。

此外，Linux會維護一個工作目錄(present working directory)的變數。你可以隨時查詢到到工作目錄(在命令列輸入$pwd)。這是為了省去每次都輸入很長的絕對路徑的麻煩。比如說我們將工作目錄更改為/home/vamei ($cd /home/vamei)，那麼此時我們再去找file.txt就可以省去/home/vamei/ ($ls doc/file.txt)，這樣得到的路徑叫相對路徑(relative path)，上面的doc/file.txt就是這樣一個相對路徑。

 

3. 檔案操作

對於檔案，我們可以讀取(read)，寫入(write)和運行(execute)。讀取是從已經存在的檔案中獲得資料。寫入是向新的檔案或者舊的檔案寫入資料。如果檔案儲存的是可執行檔二進位碼，那麼它可以被載入記憶體，作為一個程式運行。在Linux的檔案系統中，如果某個使用者想對某個檔案執行某一種操作，那麼該使用者必須擁有對該檔案進行這一操作的許可權。檔案許可權的資訊儲存在檔案資訊(metadata)中, 見下一節。

 

3. 檔案附加資訊 (metadata)

檔案自身包含的只有資料。檔案名稱實際上儲存在目錄檔案。除了這些之外，還有作業系統維護的檔案附加資訊，比如檔案類型，檔案尺寸，檔案許可權，檔案修改時間，檔案讀取時間等。可以用ls命令查詢檔案資訊($ls -l file.txt)，得到如下結果：

-rw-r--r-- 1 vamei vamei 8445 Sep  8 07:33 file1.txt

我們先介紹最開始的-，它表示檔案類型，說明file1.txt是常規檔案(如果是目錄檔案，則應顯示d)。

隨後有九個字元，為rw-r--r--，它們用於表示檔案許可權。這九個字元分為三組，rw-, r--, r--，分別對應擁有者(owner)，擁有組(owner group)和所有其他人(other)。回顧Linux開機啟動，登入後，我會有一個使用者身份和一個組身份, 相當於我的名片。第一組表示，如果我的名片上的使用者身份證明我是該檔案的擁有者，那麼我就可以對該檔案有讀取(r)，寫入(w)該檔案的許可權，但不擁有執行(-，如果擁有執行許可權，則為x)該檔案的許可權。第二組表示，如果我的名片上的組身份證明我所在的組是該檔案的擁有組的一員，那麼我有從該檔案讀入的許可權。第三組表示，如果我的名片顯示我既不是擁有者，也不是擁有組的一員，那麼我只有讀入的許可權。當我想要進行一個讀取操作時，Linux會先看我是否是擁有者下文會進一步解釋擁有者和擁有組。

後面的1是硬串連(hard link)數目(link count)。當file1.txt出現在目錄檔案/home/vamei/doc中時，那麼就建立了一個永久連結。file1.txt是允許屬於多個目錄檔案，相當於同一個檔案出現在多個目錄下，也就是說link count可以不止是1。當link count = 0的時候，相當於檔案脫離了檔案樹，作業系統就會刪除該檔案。所以很多時候unlink與remove在作業系統中是一個意思。由於軟連結(soft link)的廣泛使用(soft link不會影響link count，而且可以跨越檔案系統)，現在較少手動建立硬串連。

之後的vamei表示使用者vamei是檔案的擁有者(owner)，檔案的擁有者有權變更檔許可權(比如改為rwxrwxrwx)。而後面的vamei檔案的擁有組是組vamei。檔案的擁有者和擁有組在檔案建立時就附加在檔案上(相當於給檔案上鎖，只有有合適名片的使用者才能開啟操作)。要注意，Linux有一個超級使用者root (也叫做根使用者)，該使用者擁有所有的檔案。

隨後的8445表示檔案大小，單位為byte。

Sep 8 07:33表示檔案的上一次寫入的時間(modification time)。實際上在檔案附加資訊中還包含有檔案的上一次讀取時間(access time)，沒有顯示出來。

 

4. 軟連結 (soft link, or symbolic link)

如上所說，軟連結不會影響檔案的link count。如果還記得windows系統的捷徑的話，Linux的軟連結(soft link，也叫做symbolic link)就是linux的捷徑。軟連結本質上是一個檔案，它的檔案類型是symbolic link。在這個檔案中，包含有連結指向的檔案的絕對路徑。當你從這個檔案讀取資料時，linux會把你導向所指向的檔案，然後從那個檔案中讀取（就好像你雙擊捷徑的效果一樣）。軟連結可以方便的在任何地方建立，並指向任何一個絕對路徑。

軟連結本身也是一個檔案，也可以執行檔案所可以進行的操作。當我們對軟連結操作時，要注意我們是對軟連結本身操作，還是對軟連結指向的目標操作。如果是後者，我們就說該操作跟隨連結指引(follow the link)。

 

5. umask

當我們建立檔案的時候，比如使用touch，它會嘗試將建立檔案建立為許可權666，也就是rw-rw-rw-。但作業系統要參照許可權mask來看是否真正將檔案建立為666。許可權mask表示作業系統不允許設定的許可權位，比如說037(----wxrwx)的許可權mask意味著不允許設定設定group的wx位和other的rwx位。如果是這個許可權mask的話，最終的檔案許可權是rw-r----- (group的w位和other的rw位被mask)。

我們可以通過

$umask 022

的方式改變許可權mask。

 

總結

電腦本質上是對資料進行處理的工具，而檔案是資料儲存的邏輯載體，所以瞭解Linux檔案系統很重要。對於檔案系統的瞭解要結合Linux的其他方面(比如使用者管理)進行有機的學習。

檔案許可權，擁有者，擁有組，超級使用者root

永久連結，軟連結，follow the link