Java中高级核心知识全面解析——初探Linux&Linux文件系统概览（什么是Inode&Linux目录树）

一、Linux简介

我们上面已经介绍到了Linux，我们这里只强调三点。

• 类Unix系统： Linux是一种自由、开放源码的类似Unix的操作系统
• Linux内核： 严格来说，Linux这个词本身只表示Linux内核
• Linux之父： 一个编程领域的传奇式人物。他是Linux内核的最早作者，随后发起了这个开源项目，担任Linux内核的首要架构师与项目协调者，是当今世界最著名的电脑程序员、黑客之一。他还发起了Git这个开源项目，并为主要的开发者。

二、Linux诞生简介

• 1991年，芬兰的业余计算机爱好者Linus Torvalds编写了一款类似Minix的系统（基于微内核架构的类Unix操作系统）被ftp管理员命名为Linux 加入到自由软件基金的GNU计划中;
• Linux以一只可爱的企鹅作为标志，象征着敢作敢为、热爱生活。

三、Linux的分类

Linux根据原生程度，分为两种：

1. 内核版本： Linux不是一个操作系统，严格来讲，Linux只是一个操作系统中的内核。内核是什么？内核建立了计算机软件与硬件之间通讯的平台，内核提供系统服务，比如文件管理、虚拟内存、设备I/O等；
2. 发行版本： 一些组织或公司在内核版基础上进行二次开发而重新发行的版本。Linux发行版本有很多种（ubuntu和CentOS用的都很多，初学建议选择CentOS），如下图所示：
   

四、Linux文件系统简介

在Linux操作系统中，所有被操作系统管理的资源，例如网络接口卡、磁盘驱动器、打印机、输入输出设备、普通文件或是目录都被看作是一个文件。

也就是说在LINUX系统中有一个重要的概念：一切都是文件。其实这是UNIX哲学的一个体现，而Linux是重写UNIX而来，所以这个概念也就传承了下来。在UNIX系统中，把一切资源都看作是文件，包括硬件设备。UNIX系统把每个硬件都看成是一个文件，通常称为设备文件，这样用户就可以用读写文件的方式实现对硬件的访问。

五、Inode

inode是linux/unix文件系统和硬盘存储的基础，如果理解了inode，
将会对我们学习如何将复杂的概念抽象成简单概念有重大帮助。

1.Inode是什么?有什么作用?

文件存储在硬盘上，硬盘的最小存储单位是扇区(Sector),每个扇区存储512字节(0.5kb)。
操作系统读取硬盘的数据时，不会一个扇区一个扇区的读取，这样做效率较低，而是一次读取多个扇区，
即一次读取一个块(block)。块由多个扇区组成，是文件读取的最小单位，块的最常见的大小是4kb，约为8个连续的扇区组成。文件数据存储在块中，
但还需要一个空间来存储文件的元信息metadata，如文件拥有者，创建时间，权限，大小等。
这种存储文件元信息的区域就叫inode，译为索引节点。 每个文件都有一个inode，存储文件的元信息。
使用 stat 命令可以查看文件的inode信息。每个inode都有一个号码，
Linux/Unix操作系统不使用文件名来区分文件，而是使用inode号码区分不同的文件。

inode也需要消耗硬盘空间，所以在格式化硬盘的时候，操作系统会将硬盘分为2个区域，
一个区域存放文件数据，另一个区域存放inode所包含的信息，
存放inode的区域被称为inode table。

六、文件类型与目录结构

Linux支持很多文件类型，其中非常重要的文件类型有:
普通文件，目录文件，链接文件，设备文件，管道文件，Socket套接字文件等。

• 普通文件: 普通文件是指txt,html,pdf等等的这样应用层面的文件类型，
  用户可以根据访问权限对普通文件进行访问，修改和删除。
• 目录文件: 目录也是一种文件，打开目录实际上是打开目录文件。
  目录文件包含了它目录下的所有文件名以及指向这些文件的指针。
• 链接文件: 链接文件分为符号链接(软链接)文件和硬链接文件
  • 硬链接(Hard Link):硬链接的文件拥有相同的inode，因为操作系统是靠inode来区分文件的，2个inode相同的文件，就代表它们是一个文件。删除一个文件并不会对其他拥有相同inode的文件产生影响，只有当inode相同的所有文件被删除了，这个文件才会被删除。换言之，你建立一个文件的硬链接，这个文件和硬链接它们的inode是相同的,无论你删除的是硬链接还是源文件，都不会对彼此造成影响,除非你把硬链接和源文件都删除，这个文件才被删除。
  • 符号链接(软链接)(Symbolic Link): 符号链接类似于Windows上的快捷方式，它保存了源文件的路径。当符号链接被删除时，并不会影响源文件。但是当源文件被删除时，符号链接就找不到源文件了。

软链接和硬链接:

• 设备文件：设备文件分为块设备文件和字符设备文件,设备文件一般存于/dev目录下。
  • 字符设备文件: 字符设备是依照先后顺序被存取数据的设备，通常不支持随机存取，此类设备可以按字节/字符来读取数据， 如键盘，串口等等。
  • 块设备文件: 块设备是可以被随机存取数据的设备，应用程序可以访问块设备上任何一块位置。块设备以块的方式读取数据，在windows下也称为簇，块设备不支持字符的方式寻址。如硬盘，软盘，光碟等等。

字符设备与块设备最根本的区别就是它们是否可以被随机访问。

如键盘，当我们在键盘上敲下一个单词: "word"的时候，
那么系统肯定是需要按照顺序来进行读取word的字节流(字符流)的，随机访问在此时是没有意义的。

• 管道文件: 管道文件一般用于进程间通信，使用mkfifo命令可以创建一个管道文件。
• Socket套接字文件: 套接字文件被用于网络进程之间的通信，既可以使2台不同的机器进行通信，也可以用于本机的Socket网络程序。

七、Linux目录树

所有可操作的计算机资源都存在于目录树这个结构中，对计算资源的访问，可以看做是对这棵目录树的访问。

Linux的目录结构如下：

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Linux文件系统的结构层次鲜明，就像一棵倒立的树，最顶层是其根目录：

常见目录说明：

• /bin： 存放二进制可执行文件(ls、cat、mkdir等)，常用命令一般都在这里；
• /etc： 存放系统管理和配置文件；
• /home： 存放所有用户文件的根目录，是用户主目录的基点，比如用户user的主目录就是/home/user，可以用~user表示；
• /usr ： 用于存放系统应用程序；
• /opt： 额外安装的可选应用程序包所放置的位置。一般情况下，我们可以把tomcat等都安装到这里；
• /proc： 虚拟文件系统目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息；
• /root： 超级用户（系统管理员）的主目录（特权阶级^o）；
• /sbin: 存放二进制可执行文件，只有root才能访问。这里存放的是系统管理员使用的系统级别的管理命令和程序。如ifconfig等；
• /dev： 用于存放设备文件；
• /mnt： 系统管理员安装临时文件系统的安装点，系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统；
• /boot： 存放用于系统引导时使用的各种文件；
• /lib ： 存放着和系统运行相关的库文件 ；
• /tmp： 用于存放各种临时文件，是公用的临时文件存储点；
• /var： 用于存放运行时需要改变数据的文件，也是某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件（系统启动日志等。）等；
• /lost+found： 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件（windows下叫什么.chk）就在这里。

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