Linux 文件系统

# Linux 文件系统详解

# 1. 文件系统概述

# 1.1 什么是文件系统？

文件系统（File System）是操作系统用来组织、存储和管理数据的一套机制，主要作用是：

存储数据（文件存在哪里？）
管理数据（如何快速找到文件？）
访问控制（谁可以访问哪些文件？）

💡 通俗理解：

把硬盘看成一本书，文件系统就是书的 目录+索引+内容排布规则。
书有章节编号（类似于文件索引 inode），内容按页码存放（类似于数据块），不同书籍可能采用不同的目录结构（类似于不同的文件系统类型）。

# 1.2 文件系统的核心组成

Linux 文件系统主要包含以下几个部分：

组件	作用	类比
超级块（Superblock）	记录文件系统的元数据，如大小、文件数等	书籍目录页
索引节点（Inode）	存储文件的元信息（权限、大小、时间等）	书籍的章节索引
数据块（Data Block）	存储文件的实际内容	书籍的正文内容
目录（Directory）	组织文件结构，保存文件名和 inode 对应关系	书籍的章节列表

💡 查看 inode 信息

ls -i /etc/passwd  # 查看文件的 inode 号
stat /etc/passwd   # 查看文件的详细 inode 信息

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# 2. 文件系统的类型

# 2.1 常见文件系统

文件系统	适用操作系统	特点
ext2/ext3/ext4	Linux	ext4是目前主流的Linux文件系统
XFS	Linux	适用于大规模存储
NTFS	Windows	Linux 只读支持（需额外安装 `ntfs-3g` 才能写入）
FAT16/FAT32	Windows	兼容性好，适用于U盘
iso9660	光盘	只读文件系统
NFS	Linux/Unix	用于网络文件共享

# 2.2 Linux 文件类型

普通文件 (-)：文本、图片、视频等。
目录文件 (d)：包含子目录和文件。
链接文件 (l)：类似 Windows 快捷方式。
设备文件 (b、c)：硬件设备，如 /dev/sda。
管道文件 (p)：用于进程间通信。

# 3. 挂载与分区基础

在 Linux 系统中，分区和挂载是存储管理的核心概念。无论是硬盘、U 盘还是光盘，要在 Linux 中访问这些设备上的数据，都离不开这两个步骤。本文将详细介绍什么是分区、挂载的作用，以及如何在 Linux 中操作它们，带你从零基础理解存储管理的奥秘。

# 3.1 什么是分区？

# 3.11 分区的概念

分区是将物理存储设备（如硬盘）分割成多个独立逻辑单元的过程。每个分区可以看作一个单独的“磁盘”，拥有自己的文件系统和数据存储空间。

为什么要分区？
- 隔离数据：将系统文件、用户数据分开，增强安全性。
- 多系统支持：在一块硬盘上安装多个操作系统（如 Linux 和 Windows）。
- 优化性能：不同分区可以用不同文件系统（如 ext4、NTFS）。
- 管理方便：限制某些分区的大小，避免数据无序增长。
分区类型：
- 主分区：一块硬盘最多 4 个，直接存储数据。
- 扩展分区：解决主分区数量限制，本身不存储数据，包含逻辑分区。
- 逻辑分区：在扩展分区内创建，分区数量无严格限制。

# 3.12 查看分区

在 Linux 中，可以用命令查看硬盘的分区情况：

lsblk：列出块设备及其分区。

示例输出：

NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0  1.8T  0 disk 
|-sda1   8:1    0  200G  0 part /
|-sda2   8:2    0    1K  0 part 
\-sda5   8:5    0  1.6T  0 part /home

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sda 是硬盘，sda1、sda2、sda5 是分区。
MOUNTPOINT 表示挂载点（如 / 和 /home）。

fdisk -l：列出所有分区表（需 root 权限）。
- 示例：sudo fdisk -l /dev/sda

# 3.13 分区工具

fdisk：传统的分区工具，适合初学者。
- 示例：sudo fdisk /dev/sda 进入交互模式。
parted：更现代，支持大容量磁盘。
gparted：图形化工具，适合桌面用户。

# 3.2 什么是挂载？

# 3.21 挂载的定义

挂载（mount） 是将分区或存储设备（包括文件系统）与 Linux 文件系统中的某个目录关联起来的过程。这个目录称为挂载点，挂载后，你可以通过该目录访问设备中的内容。

比喻：挂载像是给硬盘分区“插上电源”，让它融入 Linux 的文件系统“大家庭”。未挂载的分区就像未通电的设备，无法直接使用。
挂载的作用：
- 访问数据：让分区内容以目录形式可见。
- 统一管理：所有设备通过 / 下的目录访问，形成树状结构。
- 灵活性：随时挂载或卸载设备。

# 3.22 Linux 文件系统的特点

Linux 的文件系统是单一的树状结构，以根目录（/）为起点。无论是本地硬盘还是外部 U 盘，都需要挂载到某个目录才能使用。这种设计与 Windows 的多盘符（如 C:、D:）不同。

示例：
- 分区 /dev/sda1 挂载到 /，成为根文件系统。
- 分区 /dev/sda5 挂载到 /home，存放用户数据。

# 3.3 挂载与分区的关系

# 3.31 分区是前提，挂载是桥梁

分区：物理上划分存储空间，创建独立的文件系统。
挂载：将分区的文件系统接入 Linux 的目录树。

例如：

硬盘 sda 分成 sda1（200GB，ext4）和 sda5（1.6TB，ext4）。
sda1 挂载到 /，运行系统；sda5 挂载到 /data，存储文件。
未挂载的 sda5，无法通过目录访问其数据。

# 3.32 自动挂载 vs 手动挂载

自动挂载：
- 系统启动时，根据 /etc/fstab 文件自动挂载关键分区（如 /、/home）。
- 示例 /etc/fstab 配置：
```
/dev/sda1  /  ext4  defaults  0  1
/dev/sda5  /home  ext4  defaults  0  2
```
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手动挂载：
- 用户通过 mount 命令挂载临时设备（如 U 盘、光盘）。
- 示例：mount /dev/sdb1 /mnt

# 3.4 挂载操作实战

# 3.41 查看当前挂载情况

df -h：显示已挂载的分区及其使用情况。

示例：

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda1       200G   50G  140G  26% /
/dev/sda5       1.6T  500G  1.1T  32% /home

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mount：列出所有挂载点。
- 示例：/dev/sda1 on / type ext4 (rw,relatime)

# 3.42 手动挂载分区

假设你有一个未挂载的分区 /dev/sda5，想访问其中的数据：

创建挂载点：
```
mkdir /mnt/data
```
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挂载分区：
```
mount /dev/sda5 /mnt/data
```
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- 如果是 NTFS 分区：mount -t ntfs /dev/sda5 /mnt/data
- 支持中文：mount -t vfat /dev/sda5 /mnt/data -o utf8
验证挂载：
```
df -h
```
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访问数据：
```
ls /mnt/data
```
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# 3.43 卸载分区

用完后卸载：

umount /mnt/data

或：umount /dev/sda5
注意：卸载前确保没有进程在使用该挂载点，否则会报错。

# 3.44 挂载其他设备

意思就是你插入优盘，光盘，物理盘并不能用，你要挂载才能访问

U 盘：
```
mount /dev/sdb1 /mnt/usb
```
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光盘：
```
mount /dev/sr0 /media/cdrom
```
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ISO 文件：
```
mount -o loop disk.iso /mnt/iso
```
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# 4.符号链接与硬链接

符号链接（Symbolic Link）和硬链接（Hard Link）是两种不同的文件链接方式，在 Linux 和 Unix 系统中广泛使用。它们的主要作用是提供对文件的不同访问路径，但在底层的实现方式和行为上存在显著区别。

# 4.1 硬链接（Hard Link）

硬链接是指向同一个文件数据块（inode）的多个文件名。它们共享相同的 inode 号，即多个文件名指向同一物理文件，因此无论哪个名称被修改，数据都会同步变化。

特点

硬链接与原文件共享相同的 inode 号 和 数据块，即指向同一个物理文件。
删除其中一个硬链接，文件数据不会被删除，只有当所有硬链接都被删除时，数据才会真正被移除。
硬链接只能用于同一文件系统（因为 inode 号在不同文件系统中是独立的）。
不能对目录创建硬链接（防止形成循环）。

创建硬链接

ln 原文件 硬链接文件

示例：

touch file1          # 创建一个文件
ln file1 file2       # 创建 file1 的硬链接 file2
ls -li               # 查看 inode 号

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输出示例：

1001 -rw-r--r-- 2 user user 0 Mar 3 12:00 file1
1001 -rw-r--r-- 2 user user 0 Mar 3 12:00 file2

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可以看到 file1 和 file2 共享相同的 inode 号（1001）。

# 4.2 符号链接（Symbolic Link）

符号链接类似于 Windows 的快捷方式，它只是一个指向目标文件路径的特殊文件，而不是直接指向数据块。

特点

符号链接拥有独立的 inode 号，但其内容仅存储了目标文件的路径。
可以跨文件系统，甚至可以指向不存在的文件（即“悬空”或“死链接”）。
可以对目录创建符号链接（这在管理目录结构时非常有用）。
删除符号链接不会影响目标文件，但如果删除目标文件，符号链接就会变成“悬空”状态（无法访问）。

创建符号链接

ln -s 原文件 符号链接文件

示例：

ln -s file1 symlink1   # 创建指向 file1 的符号链接
ls -l

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输出示例：

lrwxrwxrwx 1 user user 5 Mar 3 12:00 symlink1 -> file1

这里 symlink1 指向 file1，l 表示这是一个符号链接。

# 4.3 硬链接与符号链接的区别

特性	硬链接（Hard Link）	符号链接（Symbolic Link）
inode 共享	是（指向同一 inode）	否（拥有独立 inode）
指向目标	直接指向数据块	仅存储目标路径
可跨文件系统	否	是
可指向目录	否	是
影响目标文件	共享数据，影响同步	只存储路径，不影响目标数据
删除目标文件的影响	不影响其他硬链接	符号链接变成“悬空”状态

# 4.4 何时使用硬链接和符号链接？

使用硬链接的情况
- 需要多个文件名共享同一数据，确保文件数据一致（如日志文件的不同版本）。
- 目标文件不会移动或跨文件系统。
使用符号链接的情况
- 需要在不同文件系统间创建链接（如 /usr/bin 下的命令工具指向 /bin 目录）。
- 需要创建目录的快捷方式（如 /var/www/html 软链接到 /home/user/website）。
- 可能删除和替换目标文件，而不影响符号链接的路径指向。

# 4.5 测试两者的行为

touch testfile
ln testfile hardlink
ln -s testfile symlink
ls -li

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输出：

1002 -rw-r--r-- 2 user user 0 Mar 3 12:00 testfile
1002 -rw-r--r-- 2 user user 0 Mar 3 12:00 hardlink
1003 lrwxrwxrwx 1 user user 8 Mar 3 12:00 symlink -> testfile

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testfile 和 hardlink 共享 inode 号 1002。
symlink 具有自己的 inode 1003，指向 testfile。

删除 testfile 后：

rm testfile
ls -l

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输出：

-rw-r--r-- 1 user user 0 Mar 3 12:00 hardlink
lrwxrwxrwx 1 user user 8 Mar 3 12:00 symlink -> testfile (broken)

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hardlink 仍然保留数据。
symlink 变成了“悬空”链接（broken link）。

# 5. 文件权限与管理

在 Linux 中，文件和目录的访问权限至关重要，它决定了谁能查看、修改或执行文件。正确的权限管理可以防止数据泄露和误操作。

# 5.1 Linux 访问权限

# 5.11 文件权限的组成

Linux 中，每个文件或目录的权限分为三类用户：

所有者 (User, u)： 创建文件的用户
同组用户 (Group, g)： 与所有者属于相同用户组的用户
其他用户 (Others, o)： 以上两者之外的所有用户

权限由 10 个字符组成：

-rwxr-xr--

位置	含义	示例
第 1 个字符	文件类型	`-` 普通文件, `d` 目录, `l` 软链接
2~4 位	所有者权限	`rwx`（可读、可写、可执行）
5~7 位	组权限	`r-x`（可读、可执行）
8~10 位	其他用户权限	`r--`（可读）

# 5.12 查看文件权限

使用 ls -l 命令查看文件权限：

ls -l example.txt

示例输出：

-rw-r--r--  1 user group  1024 Mar 3 10:00 example.txt

说明：

-：普通文件（若为 d 表示目录）
rw-：所有者权限（可读写）
r--：同组用户权限（仅可读）
r--：其他用户权限（仅可读）
user：文件所有者
group：文件所属组

# 5.2 修改文件权限

# （1）文字设定法

chmod [用户类别] [操作符] [权限] 文件名

符号	作用
`+`	添加权限
`-`	删除权限
`=`	设定权限（清空其他权限）

示例

chmod u+x file.txt   # 赋予所有者执行权限
chmod o-r file.txt   # 取消其他用户的读权限
chmod g=rw file.txt  # 设定同组用户可读写
chmod a+x script.sh  # 赋予所有用户执行权限

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# （2）数字设定法

每种权限对应一个数值：

读（r）= 4
写（w）= 2
执行（x）= 1

组合方式

rwx = 4+2+1 = 7
rw- = 4+2 = 6
r-- = 4

示例

chmod 755 file.txt   # rwxr-xr-x（所有者可读写执行，其他用户可读执行）
chmod 644 file.txt   # rw-r--r--（所有者可读写，其他用户仅可读）
chmod 700 file.txt   # rwx------（仅所有者可读写执行）

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# 5.3 修改文件所有者与组

# 5.31 修改文件所有者

使用 chown 命令修改文件所有者：

sudo chown newuser file.txt

示例：

sudo chown alice document.txt  # 将文件所有者改为 alice

# 5.32 修改文件所属组

使用 chgrp 命令修改文件所属组：

sudo chgrp newgroup file.txt

示例：

sudo chgrp developers project_code.py  # 将文件所属组改为 developers

# 5.33 修改文件所有者和组

sudo chown newuser:newgroup file.txt

示例：

sudo chown alice:developers report.doc  # 更改所有者为 alice，所属组为 developers

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上次更新: 2025/04/03, 09:58:11

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Linux 文件系统

# Linux 文件系统详解

# 1**. 文件系统概述**

# 1.1 什么是文件系统？

# 1.2 文件系统的核心组成

# 2. 文件系统的类型

# 2.1 常见文件系统

# 2.2 Linux 文件类型

# 3. 挂载与分区基础

# 3.1 什么是分区？

# 3.11 分区的概念

# 3.12 查看分区

# 3.13 分区工具

# 3.2 什么是挂载？

# 3.21 挂载的定义

# 3.22 Linux 文件系统的特点

# 3.3 挂载与分区的关系

# 3.31 分区是前提，挂载是桥梁

# 3.32 自动挂载 vs 手动挂载

# 3.4 挂载操作实战

# 3.41 查看当前挂载情况

# 3.42 手动挂载分区

# 3.43 卸载分区

# 3.44 挂载其他设备

# 4.符号链接与硬链接

# 4.1 硬链接（Hard Link）

# 4.2 符号链接（Symbolic Link）

# 4.3 硬链接与符号链接的区别

# 4.4 何时使用硬链接和符号链接？

# 4.5 测试两者的行为

# 5. 文件权限与管理

# 5.1 Linux 访问权限

# 5.11 文件权限的组成

# 5.12 查看文件权限

# 5.2 修改文件权限

# （1）文字设定法

# （2）数字设定法

# 5.3 修改文件所有者与组

# 5.31 修改文件所有者

# 5.32 修改文件所属组

# 5.33 修改文件所有者和组

# 1. 文件系统概述