20170719 文件管理

前言：

linux文件系统是一个倒置树结构，从"/"开始，文件命名区分大小写，遵循FHS(Filesystem Hierarchy Standard)标准确保各个发行版拥有统一的目录结构。

执行ls --color=auto，不同类型文件的颜色不同。普通文件为灰色，目录文件为蓝色，可执行文件为绿色，压缩文件为红色，软链接文件为浅蓝色。

一、linux文件系统结构

linux文件系统结构如下图所示：
简要说明如下：
- /boot 系统启动文件
- /bin 普通用户使用的二进制可执行文件
- /sbin 系统管理员使用的二进制可执行文件
- /lib 系统启动时需要的库文件和内核模块文件
- /lib64 与64位系统有关的库文件
- /etc 配置文件
- /usr 非常重要的目录，储存可共享并只读的数据
- /root 系统管理员的家目录
- /home/user 普通用户的家目录
- /var 经常变化的数据
- /media 移动设备挂载点
- /mnt 临时挂载点
- /dev 设备文件，包含块设备和字符设备
- /tmp 临时文件
- /proc 内核信息，虚拟文件系统
- /sys 硬件信息，虚拟文件系统
在CentOS 7系统中，/lib, /lib64, /bin, /sbin四个目录已经变作软链接，实质上分别与/usr/lib, /usr/lib64, /usr/bin, /usr/sbin四个目录进行了合并，这也从另一个角度凸显/usr目录的重要性。
基名：路径最底层的文件或目录
目录名：路径除基名的剩余部分

basename /etc/rc.d/rc1.d     
dirname /etc/rc.d/rc1.d

二、pwd 显示当前工作目录

pwd     
pwd -P

如下图，进入/bin目录，如果直接pwd的话，显示结果即为/bin；如果命令为pwd -P，返回结果为链接指向的真实物理路径/usr/bin

绝对路径：从"/"开始描述文件位置路径
相对路径：相对当前工作目录或者某个参考点开始描述文件位置路径

三、cd 更改目录

语法：cd 路径

cd ..      
cd -      
cd ~     
cd -P 路径

cd -功能实现：OLDPWD变量储存上一次切换至的目录，cd -时直接读取$OLDPWD值即可

四、ls 列出目录内容

语法：ls [options] [files_or_dirs]

ls -a      
ls -l       
ls -lh     
ls -R     
ls -r       
ls -i       
ls -d      
ls -1     
ls –S    
ls –t      
ls --time=atime

经常使用ll命令，它是ls -l --color=="auto"的别名，可以方便查询目录内容的扩展信息
文件类型：ll /bin/bash命令结果如下

第1位显示"-"为普通文件。还有一些如下："d"目录文件，"b"块设备文件，"c"字符设备文件，"l"符号链接文件，"p"管道文件，"s"套接字文件。

五、stat 查看文件状态

使用stat命令主要显示文件的元数据(metadata)
文件的三个时间戳信息：
- atime(acess time) 访问时间，文件被读取视作访问；
- mtime(modify time) 修改时间，文件数据被修改视作修改；
- ctime(change time) 改变时间，文件元数据被修改视作改变。
由于文件读取属于经常性操作，频繁修改atime会降低系统性能，也没有实际意义。所以实际上atime每24h更新一次，或当ctime比atime更新时主动进行更新。

六、glob 文件通配符

通配符的使用可以加快操作速度，提高工作效率。

 *              
?              
~              
~mage          
~+             
~-             
[0-9]          
[a-z]          
[A-Z]          
[wang]         
[^wang]

注意：

[0-9],[a-z],[A-Z]三个通配符里面的数字或字母不能倒叙写成[9-0],[a-z],[A-Z]，会报错；
[a-z]指{a,A,b,B...y,Y,z}中的一个字母，[A-Z]指{A,b,B...Y,z,Z}中的一个字母，如果想要表示所有字母中的一个字母，建议使用下面提到的预定义字符类。

实验：

（1）依次执行touch {a..z}.txt touch {A..Z}.txt touch {0..10}命令，用ls执行结果如下

（2）执行命令ls [z-a].txt，系统报错

（3）执行命令ls [a-z].txt和ls [A-Z].txt，发现结果与预期不同

（4）想要确保把所有“1位小写字母.txt”的文件显示出来，最好用预定义字符类[:lower:]，执行命令ls [[:lower:]].txt，结果如下

预定义的字符类：man 7 glob

[:digit:]     任意数字，相当于0-9
[:lower:]     任意小写字母
[:upper:]     任意大写字母
[:alpha:]     任意大小写字母
[:alnum:]     任意数字或字母

注意：
实际使用时注意还要再加一层括号，例如实现如下要求：显示/var目录下所有以l开头，以一个小写字母结尾，且中间出现至少一位数字的文件或目录
ls /var/l*[[:digit:]]*[[:lower:]]

七、touch 创建空文件、刷新时间戳

若文件名不存在，则创建空文件；若文件名已存在，则刷新此文件的时间戳。
用法：

touch [OPTION]... FILE...
-a     
-m    
-t  [[CC]YY]MMDDhhmm[.ss]     
-c

下图：使用-t选项修改atime和mtime

八、cp 复制文件和目录

语法： cp [OPTION]... SOURCE DEST
复制情况比较复杂，具体如下表
选项用法：

-i     
-n     
-r, -R     
-a     
-d     
--preserv[=ATTR_LIST]     
-P    
-p     
-v     
-f

实验

在root账户下，登录hellopeiyang的家目录，建立aaa.txt的空文件，此时可以看到文件的所有者为root。切换为普通账户hellopeiyang，此时执行cp /etc/issue aaa.txt，由于aaa.txt文件所有者为root，无法执行覆盖操作。此时执行cp -f /etc/issue aaa.txt，cp发现无法打开覆盖文件，遂删除之，并重新执行cp命令，可以看到root账户创建的文件被成功覆盖

九、mv 移动和重命名文件

语法：mv [OPTION]... [-T] SOURCE DEST
当SOURCE与DEST在同一个目录下时，表明将文件名从SOURCE改为DEST
批量修改文件名 rename
rename '.txt' '.txt.bak' *.txt

十、rm 删除——危险命令

语法：rm[OPTION]... FILE...
选项：
-i 交互式提示
-r 递归删除
-f 强制删除不提示
实验：磁盘占用率很高时的删除文件方法
（1）首先通过df -h命令查看当前分区磁盘利用率，我们计划用dd命令对/boot分区写入一个800M大小的文件test，形成/boot分区磁盘空间紧张的局面；
（2）文件生成后再次df -h发现磁盘利用率已经达到96%之高，新开一个终端，在新会话中用vim打开test文件；

（3）此时使用rm -rf /boot/test命令删除，使用ls命令查询/boot下面已经没有test文件了，但是df -h发现磁盘占用率依旧没有变化，此时此景已经束手无措；

（4）将另一个终端的vim退出，再次df -h发现磁盘占用率终于降低了。证明当有进程使用文件时，即便文件已经删除，空间需要在进程结束后才能释放。
（5）重复构建磁盘高占用状态，此次使用> /boot/test，用df -h查看占用率情况，发现已经降低到正常水平，此时安心使用rm -rf /boot/test删除文件

十一、目录相关操作

tree 显示目录树
-d 只显示目录
-L level 指定显示的层级数目
mkdir 创建目录
-p 一次性创建多层目录
-v 显示详细信息
rmdir 删除空目录
-p: 递归删除父空目录
-v: 显示详细信息
删除有内容的目录时不能用rmdir，使用rm -r递归删除目录和文件

十二、索引节点(index node)

一个索引节点包含一个文件的所有元数据信息，所有索引节点构建的索引节点表涵盖分区内所有文件的元数据信息。
文件名引用一个索引节点号，通过查询索引节点表查询到文件数据存放位置。
目录包含目录下文件索引节点与文件名称的映射信息，所以目录下新增、删除文件都会对目录进行修改。
cp命令分配一个空闲索引节点，将新建文件与该索引节点进行映射
rm命令删除文件与其索引节点的映射从而释放索引节点，但并不立即删除数据。
mv命令：
- 功能为移动时，相当于cp和rm操作
- 功能为重命名时，删除旧文件名与索引节点的映射，建立新文件名与索引节点的映射，期间索引节点没有变化（除时间戳）。
分区挂载点inode编码规则：/proc /sys 虚拟分区为1，其他分区挂载点在CentOS 6下从2开始，在CentOS 7下从64开始。如下图为CentOS 7下分区挂载点inode号。

十三、ln 硬链接与软链接

硬链接新建一个文件名与一个已经存在的inode号映射，实际上是为一个文件另起一个名字。
语法： ln filename linkname
*ln命令只能生成文件的硬链接，目录的索引节点一定大于等于2，包含目录本身和目录下的.文件，增加目录的索引节点只能通过新建目录实现。

软链接储存指向另一个文件的路径。
语法：ln -s filename linkname，注意filename的路径必须以linkname为依据填写相对路径。
实验：
（1）切换至/app目录，在当前目录下建立空文件aaa
（2）在当前目录建立文件aaa的硬链接bbb
（3）可以看到aaa和bbb两个文件完全相同
（4）在当前目录下建立子目录dir1
（5）在/app/dir1中建立软链接文件ccc，指向/app/aaa。aaa文件的路径是以当前目录为参考点相对路径
（6）发现软链接文件ccc出现了错误

（7）在/app/dir1中建立软链接文件ddd，指向/app/aaa。aaa文件的路径是以ddd文件的路径作为参考点的相对路径
（8）发现软链接文件ddd这次正常

硬链接与软链接的区别：
- 本质区别：硬链接是给一个文件取多个文件名，而软链接与原文件是2个不同的文件；
- 索引节点：给文件建立硬链接inode增加1，给文件建立软链接inode无变化；
- 是否跨分区：inode分区内唯一，无法跨分区建立硬链接，软链接无此要求；
- 修改：删除一个硬链接文件对文件本身无影响（只要不全部删除），删除软链接指向文件导致软链接文件出错。

十四、file 查看文件类型

file命令通过读取文件前部内容（Magic Number）确定文件类型。
hexdump -C以十六进制查看可执行文件