文件系統是學習Linux的一個十分基礎的知識，同時也是學習Linux的一個必備知識。本文將站在“上帝視角”對整個文件系統進行進行詳細的講解，主要內容包括文件系統結構元素的組成、文件管理相關命令的使用以及軟連接和硬鏈接的介紹。
一、文件系統結構元素的組成
大家都知道程序是由指令加數據組成。數據分爲元數據和數據。元數據用來存儲文件的屬性信息，保存在inode節點中，數據則保存在block中。而文件系統是對一個存儲設備上的數據和元數據進行組織的機制。
linux系統文件系統通過使用一組通用的 API 函數，把幾乎所有的資源抽象爲文件的形式，即我們所說的“一切皆文件”。例如，read 函數調用可以從指定的文件描述符讀取一定數量的字節。read () 函數調用可以從指定的文件描述符讀取一定數量的字節。open() 函數調用可以從指定的文件描述符打開文件。write()函數調用可以在指定的文件描述符中寫入數據。close()函數調用可以關閉指定的文件。
1.文件系統目錄標準（FHS）
Filesystem Hierarchy Standard（文件系統目錄標準）的縮寫，多數Linux版本採用這種文件組織形式，類似於Windows操作系統中c盤的文件目錄，FHS採用樹形結構組織文件。FHS定義了系統中每個區域的用途、所需要的最小構成的文件和目錄同時還給出了例外處理與矛盾處理。在Linux中，所有的文件與目錄都由根目錄/ 開始。那是所有目錄與文件的源頭。然後再一個一個分支下來，有點像樹狀。因此，我們也稱這種目錄配置方式爲：“目錄樹(directory tree)”。
[root@node1 ~]#tree -L 1 /
/
├── bin -> usr/bin
├── boot
├── dev
├── etc
├── home
├── lib -> usr/lib
├── lib64 -> usr/lib64
├── media
├── mnt
├── opt
├── proc
├── root
├── run
├── sbin -> usr/sbin
├── srv
├── sys
├── tmp
├── usr
├── var
└── web
這個目錄樹主要特性有：
目錄樹的起始點爲根目錄(/, root)。
每一個目錄不僅能使用本地端分區的文件系統，也可以使用網絡上的文件系統。舉例來說，可以利用網絡文件系統(Network File System，NFS)服務器載入某特定目錄等。
每一個文件在此目錄樹中的文件名(包含完整路徑)都是獨一無二的。
2.文件的路徑表示
絕對路徑爲：由根目錄(/)開始寫起的文件名或目錄名稱，例如/home/dmtsai/.bashrc。
相對路徑爲相對於當前路徑的文件名寫法。
.：表示當前目錄，也可以使用./來表示。
..：表示上一層目錄，也可以../來表示。
3.文件命名法則
文件是磁盤上的一段存儲空間中存儲的數據，它通常基於文件名引用文件；故我們要做到按名存取，知名見義。
嚴格區分字符大小寫；
目錄是文件的路徑映射，從本質上來說也是文件，在同一個路徑下，兩個文件不能同名；
支持使用除/以外的所有字符；但不建議使用特殊字符命名文件；
最長不能超過255個字符。
4.文件系統結構詳解
/bin：所有用戶可用的基本命令程序文件；
/sbin：實現管理功能的程序文件；
/boot：引導加載器的靜態文件；內核、ramdisk（initrd, initramfs）文件亦在此處；能獨立分區
/dev：存儲特殊文件或設備文件；
/etc：系統和應用程序的配置文件；
/home：普通用戶的家目錄；能獨立分區。每個都有自己專用的家目錄；
/root：管理員的家目錄；
/lib：共享庫文件，以內核模塊文件；不能獨立分區
/lib64：64位系統特有的存放64位共享庫的路徑；不能獨立分區
/media：掛載便攜式設備；
/mnt：掛載臨時文件系統；
/opt：第三方應用程序的安裝路徑(Add-on software packages);
/srv：當前系統提供的服務運行中的用到的中間數據(Data for services provided by this system)；
/tmp：臨時文件存儲位置,所有用戶均可使用；使用 ls -ld /tmp 命令查詢結果： 顯示爲 /tmp 爲綠色 且權限屬性最後一個爲t
/usr：/usr Hierarchy，全局共享只讀數據；（文件系統第二重要組成部分、第二分區）能獨立分區
bin, sbin：可執行程序；
lib, lib64 ：庫文件；
include：C程序頭文件；
share：平臺的獨立的共享數據文件；
local：第三方應用程序安裝路徑；
src：程序源代碼；
/usr/local：第三方應用程序安裝路徑；可使用獨立分區；
/var：可變數據存儲位置；不能獨立分區
cache：應用程序緩存數據；
lib：可變狀態信息數據；
log：日誌文件目錄；
lock：鎖文件；
run：進程相關的數據，主要用戶存儲pid文件；
/proc：基於內存的虛擬文件系統； 用於爲內核及進程存儲其相關信息； 它們多數爲內核參數，例如net.ipv4.ip_forward，虛擬爲/proc/sys/net/ipv4/ip_forward；以後系統調優多數爲 調此目錄下的文件參數值
/sys：sysfs虛擬文件系統，是一種提供了比/proc更爲理想的訪問內核數據的另一個途徑；其主要作用在於爲管理Linux系統上的設備提供一種統一模型的接口；
二、常用命令的使用
1.顯示當前目錄：pwd
pwd：printing working directory
echo $PWD ：顯示目錄
echo $OLDPWD ：顯示父目錄
[root@node1 ~]#cd /tmp
[root@node1 /tmp]#pwd
/tmp
[root@node1 /tmp]#echo $PWD
/tmp
[root@node1 /tmp]#echo $OLDPWD
/root
2.目錄切換：cd
cd：change directory
用法：cd [/PATH/TO/SOMEDIR]
cd：切換回家目錄；
注意：bash中，~表示用戶的家目錄；
cd ~：切換回家目錄；
cd ~USERNAME：切換至指定用戶的家目錄；只有管理員纔有的權限；
cd -：在上一次所在目錄與當前目錄之間來回切換；此命令比較有用。
[root@node1 ~]#cd /tmp
[root@node1 /tmp]#pwd
/tmp
[root@node1 /tmp]#cd -
/root
3.ls：list，列出指定目錄下的內容,默認爲當前目錄
ls [OPTION]... [FILE]...
-a, --all：顯示所有文件，包括.和..在內所有隱藏文件；
-A, --almost-all 列出目錄中除了 “當前目錄 .”和“父目錄 ..”之外的所有文件，包括隱藏文件
-l：use a long listing format（按長列表輸出格式顯示）
-F,--classify : append indicator (one of */=>@|) to entries 給條目追加文件類型和標識符，區分文件和目錄（*表示系統上可運行的文件）
-h, --human-readable：對數值做單位換算（K表示千字節，M表示兆字節，G表示吉字節）；
-i: 顯示每個文件的索引值（inode）
-d：查看目錄自身的屬性；
-R：recursive，遞歸顯示；可顯示目錄及目錄裏面文件的內容
-r：reverse，降序顯示；
--color={never|auto|always}：何時着色顯示；
-s：輸出每個文件的塊大小；
-S: 按文件大小排序輸出；
[root@node1 ~]#ls -l /root
total 4
-rw-r-xr-x 1 root root 0 Jul 30 10:50 1.sh
-rw-------. 1 root root 2639 Jul 12 07:59 anaconda-ks.cfg
drwxr-xr-x：
d：文件類型，一個字符；
rwxr-xr-x：文件權限，permission；
perm：
r：readable
w：writable
x: excutable
權限三位一組：
左三位：屬主的訪問權限；
中三位：屬組的所有用戶的訪問權限；
右三位：其它(other)用戶的訪問權限；
1：數字，表示文件被硬鏈接的次數；
root：一個用戶名，表示當前文件的屬主(owner)；
root：一個組名，表示當前文件屬組(group)；
2639：一個數值，表示當前文件的size，默認單位爲字節；可以跟 -h 選項一起使用
Jul 12 08:59 ：一個時間，表示文件最近一次被修改的時間；
anaconda-ks.cfg：文件名；
4.顯示文件或文件系統的狀態:stat
stat - display file or file system status
語法格式：
stat [OPTION]... FILE...
文件的數據組成部分：
元數據（metadata）：文件的元數據是指文件的屬性 比如大小、權限、屬主屬組、時間戳等等；存放於文件系統中的inode；
數據(data)：存放在數據塊（data blocks）上；
注：任何一個磁盤格式化的時候都會把磁盤分爲數據區和元數據區；而stat命令主要用於查看inode的相關信息的；
文件的三個時間戳：
最近訪問時間（access time：atime），文件最近一次被訪問的時間
最近修改時間（modify time：mtime），文件最近一次被修改的時間（數據）
最近改動時間（change time：ctime），文件最近一次改動的時間（元數據）
[root@node1 ~]#stat 1.sh
File: ‘1.sh’
Size: 0 Blocks: 0 IO Block: 4096 regular empty file
Device: 802h/2050dInode: 201368793 Links: 1
Access: (0655/-rw-r-xr-x) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Access: 2016-07-30 10:50:18.860790111 +0800
Modify: 2016-07-30 10:50:18.860790111 +0800
Change: 2016-07-30 10:51:01.820972642 +0800
Birth: -
5.touch命令
Update the access and modification times of each FILE to the current time
touch - change file timestamps
用法：
touch [OPTION]... FILE...
-t STAMP：指定時間格式：[[CC]YY]MMDDhhmm[.ss]（手動指定時間，如果不指都表示當下時間）
如# touch -t 201606131434 b
-a：僅修改atime；
-m：僅修改mtime；
-c：不創建文件；
注：如果touch一個不存在的文件，則會創建一個空文件；
使用 # touch $(date +%F-%H-%M-%S) 命令：可以創建一個以當下時間爲主的文件
[root@node1 ~]#touch `date +%F-%H-%M-%S`
[root@node1 ~]#ll
total 4
-rw-r-xr-x 1 root root 0 Jul 30 10:50 1.sh
-rw-r--r-- 1 root root 0 Jul 30 11:03 2016-07-30-11-03-46
-rw-------. 1 root root 2639 Jul 12 07:59 anaconda-ks.cfg
6.cp命令：copy
cp - copy files and directories
單源複製： cp [OPTION]... [-T] SOURCE DEST
多源複製： cp [OPTION]... SOURCE... DIRECTORY
cp [OPTION]... -t DIRECTORY SOURCE...
常用選項：
-i：交互式複製，即覆蓋目標文件之前提醒用戶確認；
-f：強制覆蓋目標文件；
-R, -r, --recursive：遞歸複製目錄及其內容；
-d：same as --no-dereference --preserve=links（保留鏈接本身的）；
-P, --no-dereference：複製鏈接文件本身，而非默認的複製鏈接文件指向的源文件的內容（使用此選項複製鏈接類文件時相當於Windows上的快捷方式操作）；
--preserve[=ATTR_LIST]：
指明保留的源文件屬性列表：
默認爲mode,ownership,timestamps；
額外：context（安全上下文）, links（鏈接）, xattr（擴展屬性）, all
-a, --archive：歸檔複製（創建備份的）
-dR --preserve=all
注意：僅管理員可保留屬主和屬組屬性；
注：若-i和-f兩個選項同時使用時，會提供交互式操作給用戶提示
單源複製：cp [OPTION]... [-T] SOURCE DEST
如果DEST不存在（僅指基名所指定的文件不存在，路勁本身必須存在）：則複製時先創建DEST文件，而後複製源文件的內容導入至目標文件；
如果DEST事先存在：
如果DEST是非目錄文件：則覆蓋目標文件；此操作極其危險，考慮到此centos定義 “cp=cp -i” 命令選項，提供交互式命令在複製時會有所提示；使用 \cp 可 以使用命令本身，不使用命令別名）；
如果DEST目錄：則在此目錄中創建一個與原文件同名的文件，則導入其內容；
[root@node1 ~]#alias |grep cp
alias cp='cp -i'
[root@node1 ~]#mkdir testdir
[root@node1 ~]#cp 1.sh testdir/
[root@node1 ~]#cp 1.sh testdir/
cp: overwrite ‘testdir/1.sh’? y
[root@node1 ~]#\cp 1.sh testdir/
多源複製：
基本前提：僅允許一種情形 DEST存在，且必須是目錄；否則即爲錯誤；
[root@node1 ~]#cp 1.sh anaconda-ks.cfg testdir/
cp: overwrite ‘testdir/1.sh’? y
[root@node1 ~]#ls testdir/
1.sh anaconda-ks.cfg
[root@node1 ~]#cp 1.sh anaconda-ks.cfg nodir
cp: target ‘nodir’ is not a directory
7.mv命令
Rename SOURCE to DEST, or move SOURCE(s) to DIRECTORY. Mandatory arguments to long options are mandatory for short options too.
mv - move (rename) files
mv [OPTION]... [-T] SOURCE DEST
mv [OPTION]... SOURCE... DIRECTORY
mv [OPTION]... -t DIRECTORY SOURCE...
常用選項：
-i, --interactive：使用交互式選項操作
-f, --force do not prompt before overwriting
注意：源文件目錄與目標文件目錄相同時，爲rename機制；否則即爲move。
無論移動的源文件是文件還是目錄都不需要使用-R選項
8.rm命令
rm - remove files or directories
rm [OPTION]... FILE...
常用選項：
-i, --interactive
-f, --force
-r, -R, --recursive：遞歸刪除目錄及其內容（和cp命令一樣，刪除目錄時需要使用此選項）；
注意：Linux沒有回收站功能，所以不要隨意執行 “rm -rf /”或“rm -rf /*” 命令！
三、bash的特性之glob
glob：文件名通配；快速引用多個文件；文件名整體匹配度檢測；
元字符：基於元字符可編寫匹配模式(pattern)；
*：匹配任意長度的任意字符；
?：匹配任意單個字符；
[ ]：匹配指定集合內的任意單個字符；
[a-z], [A-Z]：不區分字符大小寫；
[0-9] ：0-9之間的任意單個數字
[a-z0-9]：既有字母又有數字的集合
字符集合表示：
[[:upper:]]：所有大寫字母；
[[:lower:]]：所有小寫字母；
[[:digit:]]：所有的數字；
[[:alpha:]]：所有字母；
[[:alnum:]]：所有字母和數字；
[[:space:]]：空白字符；
[[:punct:]]：標點符號(punctuation);
[^ ]：匹配指定集合外的任意單個字符；
[^[:alpha:]]:所有的非字母集合
三、軟連接和硬鏈接
1.Linux鏈接概念
Linux鏈接分兩種，一種被稱爲硬鏈接（Hard Link），另一種被稱爲符號鏈接（Symbolic Link）。默認情況下，ln命令產生硬鏈接。
2.硬連接
硬連接指通過索引節點來進行連接。在Linux的文件系統中，保存在磁盤分區中的文件不管是什麼類型都給它分配一個編號，稱爲索引節點號(Inode Index)。在Linux中，多個文件名指向同一索引節點是存在的。一般這種連接就是硬連接。硬連接的作用是允許一個文件擁有多個有效路徑名，這樣用戶就可以建立硬連接到重要文件，以防止“誤刪”的功能。其原因如上所述，因爲對應該目錄的索引節點有一個以上的連接。只刪除一個連接並不影響索引節點本身和其它的連接，只有當最後一個連接被刪除後，文件的數據塊及目錄的連接纔會被釋放。也就是說，文件真正刪除的條件是與之相關的所有硬連接文件均被刪除。
3.軟連接
另外一種連接稱之爲符號連接（Symbolic Link），也叫軟連接。軟鏈接文件有類似於Windows的快捷方式。它實際上是一個特殊的文件。在符號連接中，文件實際上是一個文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息。
4.通過實驗加深理解
[oracle@Linux]$ touch f1 #創建一個測試文件f1
[oracle@Linux]$ ln f1 f2 #創建f1的一個硬連接文件f2
[oracle@Linux]$ ln -s f1 f3 #創建f1的一個符號連接文件f3
[oracle@Linux]$ ls -li # -i參數顯示文件的inode節點信息
total 4
201364821 -rw-------. 1 root root 2639 Jul 12 07:59 anaconda-ks.cfg
201368793 -rw-r--r-- 2 root root 0 Jul 30 11:31 f1
201368793 -rw-r--r-- 2 root root 0 Jul 30 11:31 f2
201364836 lrwxrwxrwx 1 root root 2 Jul 30 11:32 f3 -> f1從上面的結果中可以看出，硬連接文件f2與原文件f1的inode節點相同，均爲201368793，然而符號連接文件的inode節點不同。
[oracle@Linux]$ echo "I am f1 file" >>f1
[oracle@Linux]$ cat f1
I am f1 file
[oracle@Linux]$ cat f2
I am f1 file
[oracle@Linux]$ cat f3
I am f1 file
[oracle@Linux]$ rm -f f1
[oracle@Linux]$ cat f2
I am f1 file
[oracle@Linux]$ cat f3
cat: f3: No such file or directory通過上面的測試可以看出：當刪除原始文件f1後，硬連接f2不受影響，但是符號連接f1文件無效
5.總結
依此您可以做一些相關的測試，可以得到以下全部結論：
1).刪除符號連接f3,對f1,f2無影響；
2).刪除硬連接f2，對f1,f3也無影響；
3).刪除原文件f1，對硬連接f2沒有影響，導致符號連接f3失效；
4).同時刪除原文件f1,硬連接f2，整個文件會真正的被刪除。