设备名称

linux 中一切都是文件， 所有的设备文件都在 /dev 目录下

磁盘

磁盘：/dev/sd[a-p]
虚拟磁盘： /dev/vd[a-p]
磁盘的第一个扇区被用来记录磁盘的启动程序 (MBR) 和分区表，大小只有 512B。

主分区 或 延伸分区

分区表占用 64B, 因为每个分区要记录起始和结束位置， 所以分区表最多只能记录 4 个分区。这几个分区被作为主分区 或延伸分区。这几个分区的设备名称为 /dev/sda[1-4]。

  • 延伸分区最多只能有一个。

    逻辑分区

    延伸分区可以再次划分，划分出来的分区被称为逻辑分区。逻辑分区的设备号为： /dev/sda[5-] , 设备名称号码从 5 开始， 因为 4 以下留给主分区了。

  • 主分区和逻辑分区可以被格式化之后作为数据存储区， 延伸分区不能直接格式化。

GPT 分区

GPT 使用34个 LBA 区块来记录分区信息， 第 1 个是 MBR, 第二个用于记录备份区地址， 剩下 32 个用于记录分区表。
在磁盘的最后位置还有分区表的备份信息。
每个分区的起始和结束地址有 64 位来表示，因此每个分区可以达到 2^64 * 512B 大小。

开机启动流程

  1. BIOS 开机启动的第一个程序， 会读取 MBR 程序执行。
  2. MBR 磁盘第一个扇区的程序， 内含开机管理程序。
  3. boot loader 开机管理程序， 一个用来加载核心文件的程序。
  4. 核心文件 开始操作系统的功能。
    因为 MBR 只有很小的空间， 所以要使用 grub 来启动的话， 还必须有一个 【BIOS boot】 分区， 用于存放其他开机程序。

boot loader 的作用

  1. 提供选单，用户可以选择不同的开机项目。
  2. 加载核心文件，指向可开机的程序区块来启动操作系统。
  3. 加载其他 Loader, 将开机管理程序交给其他 loader, 用于多系统。

如果要装双系统的话， 应该先装 Windows 在安装 linux, 否则 Windows 会覆盖 MBR, 而且没法识别 linux.

FHS 文件系统结构标准

/ 根目录

根目录

  • /bin 放置常用与用户无关的命令
  • /boot 放置启动相关文件
  • /boot/grub2 grub2 开机程序目录
  • /dev 设备与接口文件
  • /etc 一些配置文件， 通常所有用户都可以查看， 只有 root 可修改
  • /etc/opt 第三方辅助软件 /opt 的配置
  • /etc/x11 与 x window 相关的配置
  • /etc/sgml
  • /etc/xml 与 xml 格式相关的配置
  • /lib 开机需要的库文件， 或者 /bin /sbin 目录的程序用到的库文件
  • /lib/modules 放置可替换式核心交互模块、驱动程序
  • /media 可移除设备
  • /mnt 暂时挂载的目录
  • /opt 第三方辅助软件
  • /run 程序运行后产生的各种信息
  • /sbin root 用户才能使用的设定系统环境的一些命令
  • /srv 一些网络服务程序启动后需要访问的目录
  • /tmp 程序运行时产生的临时文件， 需要时常清理
  • /usr 见下文
  • /var 见下文

    建议存在的目录

  • /home 用户目录
  • /lib 与 /lib 目录不一样的二进制函数库， 如 /lib64
  • /root root 用户目录

其他 linux 目录

  • /lost+found ext2/ext3/ext4 文件系统下有的， 用于保存文件系统错误时，丢失的数据片段
  • /proc 一个虚拟文件系统， 所有的数据都是在内存中的。
  • /sys 与 /proc 类似， 不过记录的是 核心与系统硬件相关的信息。

/usr 目录

unix software resource 与软件安装执行有关， 里面的文件属于 可分享、 不可变动的。

  • /usr/bin
  • /usr/lib
  • /usr/sbin
  • /usr/local
  • /usr/share

    建议有的

  • /usr/include
  • /usr/src

    /var 目录

    variable 与系统运行有关， 里面的文件属于 不可分享，可变动的。
  • /var/cache
  • /var/log 登录相关
  • /var/lock –> /run/lock
  • /var/run –> /run
  • /var/spool
  • /var/mail

文件与目录管理

  • basename `pwd` 查看当前目录名
  • dirname `pwd` 当前目录父目录名
  • cat 由第一行開始顯示檔案內容
  • tac 從最後一行開始顯示，可以看出 tac 是 cat 的倒著寫！
  • nl 顯示的時候，順道輸出行號！
  • more 一頁一頁的顯示檔案內容
  • less 與 more 類似，但是比 more 更好的是，他可以往前翻頁！
  • head 只看頭幾行
  • tail 只看尾巴幾行
  • od 以二進位的方式讀取檔案內容！

权限

对于不同的用户， 有独立的权限，共分为三种权限组。

  • u 所属 user
  • g 所属 group
  • o 除以上外其他用户
    对于每个权限组， 又有 r(可读)、w(可写)、x(可执行) 三个分量， 对于目录来说，x 权限代表可进入。

使用 ls -l 可以查看文件的权限信息， 最前面有十位，第一位表示文件的类型。后面 9 位分别为三个权限组的三个分量。

chown 修改文件的所有者
chgrp 修改文件所属群组
chmod 修改文件的权限信息

隐藏属性

lsattr 和 chattr 可以查看和修改文件的的隐藏属性。

  • a 表示该文件内容只能往后增加，不能修改
  • i 该文件不能被重命名和删除
    上面这两个标志位只能使用 root 权限来修改。
    还有很多隐藏属性标志位， 可以通知 man chattr 来查看。

预设权限

umask 可以查看文件的预设权限， 预设权限表示新建一个新文件的时候， 它的默认权限是怎样的。

  • 默认最大权限
    因为文件一般不可执行， 所以文件的最大权限是 666, 即 rw-rw-rw .
    目录通常可以被访问， 所以目录的最大权限是 777, 即 rwxrwxrwx .

umask 的分数是指从默认最大权限中需要减掉的权限。
普通用户的默认 umask 值为 002, root 用户因为权限比较重要， 所以默认值为 022 .
对于普通用户默认 umask， 因为拿掉 other 组的 w 权限。
所以文件的默认权限为 -rw-rw-r– , 目录的默认权限为 drwxrwxr-x 。

特殊权限

除了上面的 rwx 权限外， 文件还可以有 s t 属性。

SUID

当 s 属性出现在 user 位置时，为 SUID.

  • 仅对二进制程序有效
  • 需要用户对文件有 x 权限
  • s 权限仅在文件执行过程中有效
  • 执行者在执行程序过程中， 有 user 所拥有的权限。

    SGID

    当 s 属性出现在 group 位置时，为 SGID.
    SGID 可以设给文件和目录。
    当设给文件时， 与 SUID 类似， 不过执行中有 group 的权限。
    当设给目录时:
  • 需要用户对目录有 x 权限
  • 进入该目录后， 用户的有效 group 为目录的 group
  • 如果用户对目录有 w 权限， 则该用户新建的文件所属 group 与目录 group 一致。

    SBIT

    SBIT 只对目录有效。
    当用户对目录有 w 和 x 权限时，用户所建立的文件只有 root 和用户自己能删除它。别的用户无法对该文件作删除、移动、重命名操作。

给文件添加特殊权限

通过 chmod 可以设置文件的特殊权限。
当 chmod 的权限数字是三位时，设置的是普通权限。 如果权限数字有 4 位， 那么第 1 位为特殊权限。
其中 SUID 分值为 4， SGID 分值为 2, SBIT 分值为 1.
也可以使用 chmod u+s file 形式来修改特殊权限。

空的特殊权限

当文件有特殊权限， 但是不具备该特殊权限所需的基本权限时， 该特殊权限无法生效， 表示为对应的大写形式。
比如: -rwS—— 表示用户对该文件有 SUID，但是不具备 x 权限, 所 SUID 权限形同虚设。

查看文件类型

file 命令可以查看文件的文件类型。
type

查找文件

  • which
    只查找 PATH 变量中定义的目录
  • whereis
    只查找 /bin /sbin /usr/share/man 等几个特殊目录下的文件。
  • locate
    locate 通过建立的数据库来查找文件。
    可以通过 updatedb 来更新数据库, 数据库文件为 /var/lib/mlocate/mlocate.db .
  • find
    最强大的搜索命令， 有很多种不同的选项来定义条件。 但是每一次都是真实的在硬盘中查找， 消耗大，速度慢。

文件系统

文件系统需要格式化才能使用， 因为每种不同的系统使用的文件属性/权限都不一样， 所以需要格式化。
dumpe2fs 来查看文件系统信息。
blkid 查看当前系统中被格式化的设备, 以及格式化信息。

EXT2

之前 linux 默认是用 EXT* 文件系统，这是一种索引式文件系统，基于 inode 和 block 来管理。
文件的权限以及一些基本属性存储于 inode 中， 数据存储在 block 中, inode 中保存有 block 的序号。
所有的 inode 和 block 在文件系统格式化时已经确定， 之后不再变动， 除非使用 resize2fs 命令修改文件系统大小。
在 inode 和 block 之上， 还有 blockgroup 的概念， 用于细化每一部分需要管理的数据量。

EXT2 格式化后， 数据形式如下。
bootsector blockgroup1 blockgroup2 blockgrou3
其中每个 blockgroup 又包含有：
superblock 档案系统描述 blockbitmap inodebitmap InodeTable DataBlock

DataBlock

EXT2 的 block 大小在格式化的时候就已经被确定，有 1K, 2K, 4K 三种大小可选择。每种不同的 block 大小对应的单一最大文件大小和文件系统大小都不一样。

  • 每个 block 只能有一个文件的数据。
  • 当文件大于 block 的大小时，会使用多个文件系统来存储。 inode 中会记录有所有使用的 block。
  • 当文件小于 block 的大小时，该 block 剩余的空间不会再被使用。
    所以需要根据不同的使用需要， 来选择不同的 block 大小。

    innode table

    inode 中记录文件的一些基本信息， 如权限，拥有者， 修改时间等。 另外还会有对文件所占用的所有 block 序号。
  • 每个 inode 大小都为 128B。
  • 每个文件只使用一个 inode。
  • 用户访问文件时， 会先使用 inode 的权限记录是否符合，符合才会继续读取文件 block 中的内容。

每个 inode 中只有 128B 的大小, 而每个 block 序号需要 4B，那么文件很大，使用很多 block 时， 怎么存储呢？
inode 使用 11 个直接、一个间接、一个双简接、一个三间接记录区，来记录 block 信息。
间接记录区使用额外的 block 来记录。
所以对于 1K 的 block 大小，一个文件最多可以使用 11 + 256 + 256256 + 256256*256 个区块， 这就是该文件系统中的单一最大文件大小。
因为 2K 和 4K 中，会有文件系统本身的限制， 所以不能这么简单的计算。

super block

super block 用于记录整个文件系统的信息。没有 super block， 文件系统就不可用了。
它主要记录的信息有：

  • inode 和 block 总量
  • block 和 inode 的大小
  • 文件系统的是否已挂载，挂载时间等。
  • 每个 blockgroup 中都可能有 super block 信息， 除第一个外， 其他都是备份。

    档案系统描述(FileSystem Description)

    记录每个 blockgroup 的起始结束位置。以及每个区段的起始结束位置。

    inode bitmap, block bitmap

    使用 bitmap 来记录的 inode 和 block 的使用情况。
    用于快速的查找到空的 inode 和 block， 文件的增加和删除会对应的修改到这两块信息。
https://leafflow.top/2023/02/07/linux/linux 私房菜/
作者
vollen
发布于
2023年2月7日
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