Объекты файловой системы linux

Структура файловой системы Linux

Файловая система в ОС Linux, как и в ОС Windows, представляет собой иерархическую структуру каталогов и файлов (в виде дерева), но при этом имеет ряд кардинальных отличий.

Структура каталогов

В ОС Windows жесткие диски называются латинскими буквами (С:, D:, . ), и каждый из дисков представляет собой корневой каталог с собственным деревом папок. Подключение же нового устройства приведет к появлению нового корневого каталога со своей буквой (например, F:). В ОС Linux файловая система представлена единым корневым каталогом, обозначаемым как слэш (/). Соответственно, при данной файловой структуре не диски содержат каталоги, а каталог — диски.

Подключение внешних носителей

В ОС Linux имеется процедура монтирования: когда подключается съемный носитель или диск, файл устройства будет виден в каталоге /dev (devices). Чтобы увидеть содержимое этого устройства, его нужно смонтировать в отдельную директорию /mnt. Также файловая система позволяет примонтировать его и в любое другое место, например /home.

Понятие файла

Понятие «файл» в Linux имеет несколько другое значение, нежели в Windows. «Файлом» можно назвать обычный файл, содержащий данные, и интерпретируемый программой. Директория также является «файлом», содержащим в себе ссылки на другие директории или файлы с данными. Файлы устройства указывает на драйвер, благодаря которому система взаимодействует с физическими устройствами. Имеются и многие другие типы файлов.

Принцип установки программ

Если в Windows программы, зачастую, хранят все данные в одной папке, например в «C:Program FilesProgramName», то в Linux файлы программы разделяются по каталогам в зависимости от типа. Например, исполняемые файлы в /bin, библиотеки в /lib, файлы конфигураций в /etc, логи и кэш в /var.

Регистр имен

Также стоит отметить чувствительность файловой системы Linux к регистру. Файлы Temp.txt и temp.txt будут интерпретироваться как разные файлы и могут находиться в одной директории, в отличие от ОС Windows, который не различает регистр имен. То же правило действует и на каталоги — имена в разных регистрах указывают на разные каталоги.

Назначение каждой директории регламентирует «Стандарт иерархии файловой системы» FHS (Filesystem Hierarchy Standard). Ниже опишем основные директории согласно стандарту FHS:

Стандарт иерархии файловой системы

• / — root каталог. Содержит в себе всю иерархию системы;
• /bin — здесь находятся двоичные исполняемые файлы. Основные общие команды, хранящиеся отдельно от других программ в системе (прим.: pwd, ls, cat, ps);
• /boot — тут расположены файлы, используемые для загрузки системы (образ initrd, ядро vmlinuz);
• /dev — в данной директории располагаются файлы устройств (драйверов). С помощью этих файлов можно взаимодействовать с устройствами. К примеру, если это жесткий диск, можно подключить его к файловой системе. В файл принтера же можно написать напрямую и отправить задание на печать;
• /etc — в этой директории находятся файлы конфигураций программ. Эти файлы позволяют настраивать системы, сервисы, скрипты системных демонов;
• /home — каталог, аналогичный каталогу Users в Windows. Содержит домашние каталоги учетных записей пользователей (кроме root). При создании нового пользователя здесь создается одноименный каталог с аналогичным именем и хранит личные файлы этого пользователя;
• /lib — содержит системные библиотеки, с которыми работают программы и модули ядра;
• /lost+found — содержит файлы, восстановленные после сбоя работы системы. Система проведет проверку после сбоя и найденные файлы можно будет посмотреть в данном каталоге;
• /media — точка монтирования внешних носителей. Например, когда вы вставляете диск в дисковод, он будет автоматически смонтирован в директорию /media/cdrom;
• /mnt — точка временного монтирования. Файловые системы подключаемых устройств обычно монтируются в этот каталог для временного использования;
• /opt — тут расположены дополнительные (необязательные) приложения. Такие программы обычно не подчиняются принятой иерархии и хранят свои файлы в одном подкаталоге (бинарные, библиотеки, конфигурации);
• /proc — содержит файлы, хранящие информацию о запущенных процессах и о состоянии ядра ОС;
• /root — директория, которая содержит файлы и личные настройки суперпользователя;
• /run — содержит файлы состояния приложений. Например, PID-файлы или UNIX-сокеты;
• /sbin — аналогично /bin содержит бинарные файлы. Утилиты нужны для настройки и администрирования системы суперпользователем;
• /srv — содержит файлы сервисов, предоставляемых сервером (прим. FTP или Apache HTTP);
• /sys — содержит данные непосредственно о системе. Тут можно узнать информацию о ядре, драйверах и устройствах;
• /tmp — содержит временные файлы. Данные файлы доступны всем пользователям на чтение и запись. Стоит отметить, что данный каталог очищается при перезагрузке;
• /usr — содержит пользовательские приложения и утилиты второго уровня, используемые пользователями, а не системой. Содержимое доступно только для чтения (кроме root). Каталог имеет вторичную иерархию и похож на корневой;
• /var — содержит переменные файлы. Имеет подкаталоги, отвечающие за отдельные переменные. Например, логи будут храниться в /var/log, кэш в /var/cache, очереди заданий в /var/spool/ и так далее.

Источник

Файловая система Linux

В этой статье мы поговорим про файловую систему Linux. Но здесь вы не найдете описания тонкостей работы с определенной файловой системой, например, ext4, а также не найдете команд для работы с какой-либо ФС. Мы остановимся на более общих понятиях и попытаемся разобраться что такое файловая система, и как она работает в целом.

Каждый компьютер сохраняет данные и результаты на жестком диске, твердотельном накопителе SSD или любом другом носителе информации, это неизбежно. Для этого есть несколько причин. Во-первых, содержимое RAM очищается при каждой перезагрузке компьютера. Конечно, есть быстрые энергонезависимые устройства хранения, такие как флеш память, но они стоят намного дороже, чем стандартные модули DDR3.

Вторая причина хранить данные на диске, это то, что оперативная память намного дороже чем более медленные, но вместительные жесткие диски. Фактически 16 Гб оперативной памяти будет стоить столько же, сколько жесткий диск на 2 Тб. Таким образом, мы видим, что оперативная память в 71 раза дороже чем HDD.

Что такое файловая система?

Люди могут подразумевать под файловой системой совсем разные понятия. Само словосочетание может иметь несколько значений и вам придется понимать о чем идет речь из контекста документа.

Давайте рассмотрим наиболее часто используемые значения слов файловая система. Мы не будем останавливаться на официальной трактовке, а попытаемся обратить внимание на сферу применения:

• Все структура каталогов Linux, начиная с корня (/);
• Конкретный формат раздела хранения данных, например, Ext3, Ext4, Btrfs, XFS и так далее. Ядро Linux поддерживает более 100 типов файловых систем, в том числе очень старых и новых. Каждый тип файловой системы использует свои структуры метаданных чтобы организовать работу с данными на диске;
• Раздел или логический том, отформатированный в определенный тип файловой системы, который можно примонтировать к определенной точке монтирования.

Дальше рассмотрим как выполнена организация файловой системы Linux и ее основные функции.

Основные функции файловой системы

Необходимость использования дисковых хранилищ приносит некоторые особенности работы файловых систем. Основная функция файловой системы — предоставление организованного пространства для хранения файлов на энергонезависимом запоминающем устройстве. Но есть несколько дополнительных функций, которые вытекают из основной.

Все файловые системы должны обеспечивать пространство имен. Оно определяет как будут называться файлы, ограничения на длину имени, используемые символы, а также логическую структуру данных на диске, например, использование каталогов для организации файлов, а не просто складывания их в одном месте.

Когда пространство имен определено, необходимо создать для него основу с помощью метаданных файловой системы. Она включает в себя структуры данных для создания иерархии каталогов, структуры для хранения занятых и свободных блоков на диске, структуры с именами файлов и каталогов, информацией о файлах, такой как размер, время создания, расположение файла на диске и так далее. В самих блоках файла на диске хранится только его содержимое, вся же остальная информация находится в метаданных.

Также метаданные используются для описания логических томов и подразделов, если таковые поддерживаются, и еще одни содержат информацию, описывающую файловую систему.

Для доступа к файлам также необходим набор функций API, с помощью которых программы могли бы управлять различными объектами файловой системы. Обычно должны существовать методы для создания, перемещения и удаления файлов.

Современные файловые системы также обеспечивают модель безопасности, которая представляет из себя схему прав доступа к файлам для пользователей. Модель безопасности ФС в Linux гарантирует что пользователи будут иметь доступ только к своим файлам.

Дальше, нам нужно программное обеспечение, которое будет выполнять все эти функции. Организация файловой системы linux состоит из двух частей:

Первая часть — это виртуальная файловая система. Она представляет собой единый набор команд ядра, с помощью которого разработчики могут получить доступ к любой из файловых систем. Виртуальной файловой системе необходим драйвер для работы с различными типами ФС. Драйвера файловой системы — это вторая часть реализации, в них реализован стандартный набор команд, выполняющих специфичные для файловой системы действия.

Структура каталогов

Намного проще найти файлы, если они хранятся небольшими группами, каждый на своем месте, а не все в одной куче. Структуру файловой системы Linux можно представить в виде простой иерархии. Все каталоги находятся в корневом каталоге (/) поэтому каждый адрес файла начинается с него. Например, /var/log/dmesg, /usr/share/, /bin.

Корневая файловая система Linux — это ФС верхнего уровня, она должна содержать все файлы, необходимые для загрузки Linux еще до того как другие файловые системы будут смонтированы. Здесь уже должны быть все исполняемые файлы и библиотеки, нужные для подключения других ФС. Во время загрузки другие файловые системы монтируются в четко определенные для них каталоги. Более детально предназначение каждого каталога Linux мы рассматривали в статье структура файловой системы Linux.

Каталоги /bin, /dev, /etc, /lib, /root, /sbin не могут быть примонтированы и должны быть доступны еще до загрузки, так как в них находятся все необходимые файлы. Что касается каталогов /media и /mnt, то они должны быть пустыми, поскольку это точки монтирования для других файловых систем. Остальные каталоги можно смело монтировать позже, они никак не повлияют на запуск.

В некоторых не Unix операционных системах разделам присваиваются отдельные буквы, например, C: или D:. В них каждый раздел будет иметь отдельную файловую систему. Чтобы найти нужный файл на диске C: вам необходимо сначала выполнить команду C:, а затем искать путь к файлу.

В Linux все физические диски и разделы, объеденные в одну файловую структуру. Она начинается с корня (/) в котором расположены все другие каталоги. Это работает потому что файловые системы /var, /home, /boot, /tmp и т д могут находиться на других физических дисках. Даже съемные диски подключаются в основную файловую систему.

И это очень хорошо, потому что при обновлении версии дистрибутива можно сохранить абсолютно все файлы и настройки в домашнем каталоге. Иногда полезно переформатировать корневой раздел чтобы убрать оттуда весь мусор, если /home находится на отдельном разделе, то вы ничего не потеряете. Есть и другие причины так поступать, например, защита корневой ФС от переполнения, что привело бы к неработоспособности системы.

Типы файловых систем

Как уже было сказано, Linux поддерживает более 10 различных файловых систем, но создавать и выполнять запись, возможно, только в некоторые из них. Зато можно подключить их все к корневой файловой системе. Под типом мы подразумеваем совокупность структур и метаданных, необходимых для хранения файлов.

Linux может монтировать и читать такие файловые системы:

Основная причина почему они поддерживаются — это попытка организовать максимальную совместимость с другими операционными системами. А вот основные файловые системы linux, которые можно создавать:

Мы более подробно рассматривали особенности некоторых из них в статье типы файловых систем Linux.

Монтирование файловых систем

Термин смонтировать появился еще в самом начале развития Linux, тогда было необходимо вставить кассету или съемный диск в специальный привод. Только после этого можно было получить доступ к файловой системе устройства.

Точка монтирования — это обычный каталог, как любая другая часть файловой системы. Например, домашняя папка смонтирована в каталог /home. И так далее.

Корневая файловая система ос Linux / подключается на раннем этапе загрузки. Другие файловые системы монтируются системой инициализации, например, SysVinit или Systemd. Точки монтирования настраиваются с помощью файла /etc/fstab. Также можно выполнять ручное монтирование в Linux с помощью команды mount. Каталог для монтирования необязательно должен быть пустым, он может содержать файлы, но тогда они будут просто скрыты.

Выводы

Эта статья была ориентирована на новичков и я надеюсь, что некоторые вопросы, касаемо термина файловая система linux были сняты. Теперь вы можете оценить элегантность, сложность и функциональность файловой системы Linux. Если у вас есть вопросы, спрашивайте в комментариях!

Источник

ИТ База знаний

Курс по Asterisk

Полезно

— Узнать IP — адрес компьютера в интернете

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Навигация

Серверные решения

Телефония

FreePBX и Asterisk

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Протоколы и стандарты

Объяснение структуры каталогов Linux

Руководство по каталогам

Если вы работаете с Windows, структура файловой системы Linux может показаться особенно чуждой. Диск C:\ и буквы диска исчезли, их заменили каталоги / и загадочно звучащие каталоги, большинство из которых имеют трехбуквенные имена.

Стандарт иерархии файловой системы (FHS — Filesystem Hierarchy Standard) определяет структуру файловых систем в Linux и других UNIX-подобных операционных системах. Однако файловые системы Linux также содержат некоторые каталоги, которые еще не определены стандартом.

Онлайн курс по Linux

Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps

Обратите внимание, что мы не говорим здесь о файловой системе, которая является техническим шаблоном, используемым для хранения данных на диске. Структура каталогов, которую мы рассмотрим, применима к большинству дистрибутивов Linux независимо от того, какую файловую систему они используют.

Типы содержимого

Это основные типы контента, хранящегося в файловой системе Linux.

• Постоянный (Persistent) — это содержимое, которое должно быть постоянным после перезагрузки, например, параметры конфигурации системы и приложений.
• Время выполнения (Runtime) — контент, созданный запущенным процессом, обычно удаляется перезагрузкой
• Переменный/динамический (Variable/Dynamic) — это содержимое может быть добавлено или изменено процессами, запущенными в системе Linux.
• Статический контент (Static) — остается неизменным до тех пор, пока не будет явно отредактирован или перенастроен.

/ — Корневой каталог (root)

Все в вашей системе Linux находится в каталоге / , известном как root или корневой каталог. Вы можете думать о каталоге / как о каталоге C:\ в Windows, но это не совсем так, поскольку в Linux нет букв дисков. В то время как другой раздел будет расположен в D:\ в Windows, этот другой раздел появится в другой папке в / в Linux. Если вы посмотрите на структуру каталогов, вы поймете, что она похожа на корень дерева.

Поскольку все остальные каталоги или файлы происходят от корня, абсолютный путь к любому файлу проходит через корень. Например, если у вас есть файл в /home/user/documents , вы можете догадаться, что структура каталогов идет как root -> home -> user -> documents .

/bin — Основные пользовательские двоичные файлы

Каталог /bin содержит основные пользовательские двоичные файлы (программы), которые должны присутствовать при монтировании системы в однопользовательском режиме.

Приложения, например такие как браузер Firefox, хранятся в /usr/bin , а важные системные программы и утилиты, такие как оболочка bash, находятся в /bin . Каталог /usr может храниться в другом разделе — размещение этих файлов в каталоге /bin гарантирует, что в системе будут эти важные утилиты, даже если другие файловые системы не смонтированы.

/bin непосредственно содержит исполняемые файлы многих основных команд оболочки, таких как ps , ls , ping , grep , cp .

Каталог /sbin аналогичен — он содержит важные двоичные файлы системного администрирования. /sbin содержит iptables , reboot , fdisk , ifconfig , swapon

/boot — Статические загрузочные файлы

Каталог /boot содержит файлы, необходимые для загрузки системы — например, здесь хранятся файлы загрузчика GRUB и ваши ядра Linux. Однако файлы конфигурации загрузчика не находятся здесь — они находятся в /etc вместе с другими файлами конфигурации.

/cdrom — Точка монтирования для компакт-дисков

Каталог /cdrom не является частью стандарта FHS, но вы все равно найдете его в Ubuntu и других операционных системах. Это временное место для компакт-дисков, вставленных в систему. Однако стандартное расположение временных носителей находится в каталоге /media .

/dev — Файлы устройства

Linux представляет устройства в виде файлов, а каталог /dev содержит ряд специальных файлов, представляющих устройства. Это не настоящие файлы в том виде, в каком мы их знаем, но они отображаются как файлы — например, /dev/sda представляет собой первый диск SATA в системе. Второй диск будет называться /dev/sdb . Если вы хотите его разбить, вы можете запустить редактор разделов и указать ему отредактировать /dev/sda . В итоге получим что первым разделом этого диска будет /dev/sda1 , а вторым — /dev/sda2 .

Этот каталог также содержит псевдоустройства, которые представляют собой виртуальные устройства, которые на самом деле не соответствуют оборудованию. Например, /dev/random производит случайные числа. /dev/null — это специальное устройство, которое не производит вывода и автоматически отбрасывает весь ввод — когда вы перенаправляете вывод команды на /dev/null , вы отбрасываете его.

/etc — Файлы конфигурации

Каталог /etc содержит файлы конфигурации, которые обычно можно редактировать вручную в текстовом редакторе. Обратите внимание, что каталог /etc/ содержит общесистемные файлы конфигурации (например имя хоста) — пользовательские файлы конфигурации находятся в домашнем каталоге каждого пользователя.

/home — Домашние папки

Каталог /home содержит домашнюю папку для каждого пользователя. Например, если ваше имя пользователя — bob, у вас есть домашняя папка, расположенная в /home/bob . Эта домашняя папка содержит файлы данных пользователя и пользовательские файлы конфигурации. Каждый пользователь имеет право записи только в свою домашнюю папку и должен получить повышенные права (стать пользователем root) для изменения других файлов в системе.

/lib — Основные общие библиотеки

Каталог /lib содержит библиотеки, необходимые для основных двоичных файлов в папке /bin и /sbin . Библиотеки, необходимые для двоичных файлов в папке /usr/bin , находятся в /usr/lib .

Имена файлов библиотеки: ld* или lib*.so.* .

Поскольку вы, вероятно, используете 64-битную операционную систему, то у вас есть пара каталогов: /lib , /lib32 и /lib64 . Те библиотеки, которые не содержат кода, специфичного для версии процессора, находятся в папке /lib . Те, которые зависят от версии, находятся в каталогах /lib32 (32-бит) или /lib64 (64-бит), в зависимости от ситуации.

/lost+found — Восстановленные файлы

В каждой файловой системе Linux есть каталог /lost+found . В случае сбоя файловой системы проверка файловой системы будет выполнена при следующей загрузке. Любые найденные поврежденные файлы будут помещены в каталог lost+found , чтобы вы могли попытаться восстановить как можно больше данных.

/media — Съемный носитель

Каталог /media содержит подкаталоги, в которых монтируются съемные носители, вставленные в компьютер. Например, когда вы вставляете компакт-диск в свою систему Linux, внутри каталога /media автоматически создается каталог. Вы можете получить доступ к содержимому компакт-диска внутри этого каталога.

Например, /media/cdrom для CD-ROM (если он не расположен в корне), /media/floppy для дисководов гибких дисков, /media/cdrecorder для рекордера компакт-дисков

/mnt — Временные точки монтирования

Исторически сложилось так, что каталог /mnt — это то место, где системные администраторы монтируют временные файловые системы во время их использования. Например, если вы монтируете раздел Windows для выполнения некоторых операций по восстановлению файлов, вы можете подключить его в /mnt/windows . Однако вы можете монтировать другие файловые системы в любом месте системы.

/opt — Дополнительные пакеты

Каталог /opt содержит подкаталоги для дополнительных пакетов программного обеспечения. Он обычно используется проприетарным программным обеспечением, которое не подчиняется стандартной иерархии файловой системы — например, проприетарная программа может выгружать свои файлы в /opt/application при ее установке.

/proc — Файлы ядра и процессов

Каталог /proc похож на каталог /dev , потому что он не содержит стандартных файлов. Он содержит специальные файлы, которые представляют информацию о системе и процессе.

Это псевдофайловая система, содержащая информацию о запущенном процессе. Например: каталог /proc/ содержит информацию о процессе с этим конкретным pid . Также тут можно получить текстовую информацию о системных ресурсах. Например узнать аптайм /proc/uptime , проверить информацию о процессоре /proc/cpuinfo или проверить использование памяти вашей системой Linux /proc/meminfo .

/root — Корневой домашний каталог

Каталог /root — это домашний каталог пользователя root. Вместо того, чтобы находиться в /home/root , он находится в /root . Он отличается от / , который является корневым каталогом системы, важно не путать их.

/run — Файлы состояния приложения

Каталог /run является довольно новым и предоставляет приложениям стандартное место для хранения необходимых им временных файлов, таких как сокеты и идентификаторы процессов. Эти файлы нельзя хранить в /tmp , потому что файлы в /tmp могут быть удалены.

/sbin — Двоичные файлы системного администрирования

Каталог /sbin аналогичен каталогу /bin . Он содержит важные двоичные файлы, которые обычно предназначены для запуска пользователем root для системного администрирования.

/selinux — виртуальная файловая система SELinux

Если ваш дистрибутив Linux использует SELinux для обеспечения безопасности (например, Fedora и Red Hat), каталог /selinux содержит специальные файлы, используемые SELinux. Это похоже на /proc . Ubuntu не использует SELinux, поэтому наличие этой папки в Ubuntu кажется ошибкой.

/srv — Сервисные данные

Каталог /srv содержит «данные об услугах, предоставляемых системой». Если вы использовали HTTP-сервер Apache для обслуживания веб-сайта, вы, вероятно, сохранили бы файлы своего веб-сайта в каталоге внутри каталога /srv .

/tmp — Временные файлы

Приложения хранят временные файлы в каталоге /tmp . Эти файлы обычно удаляются при перезапуске вашей системы и могут быть удалены в любое время с помощью таких утилит, как tmpwatch .

/usr — Пользовательские двоичные файлы и данные только для чтения

Каталог /usr содержит приложения и файлы, используемые пользователями, в отличие от приложений и файлов, используемых системой. Например, второстепенные приложения расположены в каталоге /usr/bin вместо каталога /bin , а второстепенные двоичные файлы системного администрирования расположены в каталоге /usr/sbin вместо каталога /sbin . Библиотеки для каждого из них находятся в каталоге /usr/lib . Каталог /usr также содержит другие каталоги — например, файлы, не зависящие от архитектуры, такие как графика, находятся в /usr/share .

Каталог /usr/local — это место, куда по умолчанию устанавливаются локально скомпилированные приложения — это не позволяет им испортить остальную часть системы.

/var — файлы переменных данных

/var это место, где программы хранят информацию о времени выполнения, такую как системный журнал, отслеживание пользователей, кэши и другие файлы, которые системные программы создают и управляют.

Каталог /var является записываемым аналогом каталога /usr , который при нормальной работе должен быть доступен только для чтения. Файлы логов и все остальное, что обычно записывается в /usr во время нормальной работы, записывается в каталог /var . Например, вы найдете файлы логов в /var/log . Помимо логов тут можно найти пакеты и файлы базы данных /var/lib , электронные письма /var/mail , очереди печати /var/spool , файлы блокировки /var/lock , временные файлы, необходимые при перезагрузке /var/tmp .

Онлайн курс по Linux

Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps

Источник