文件系统与磁盘操作

　　文件在Unix下是一个非常重要的概念，Unix下不但使用文件来保存数据，而且使用文件来保存目录信息、表 示硬件设备等。Unix的文件名对大小写敏感，例如 “FOO” 和 “foo” 是两个不同的文件，而且文件名可长 达255个字符。

　　文件是按照分级的形式组织起来，每一级称为一个目录，其内容使用一个特殊的目录文件保存，而第一级目录为根目 录，这就形成了一种树状结构，最下面是根目录 “/” ，根目录下放有普通文件和其子目录，如： “/usr/” 、 “/var/” 等，而在不同的子目录下又有自己的文件和子目录。

　　/目录：目录树的根，用于保存系统的内核文件和系统启动文件，它所在的文件系统为根文件系统。

　　/dev目录：用于保存系统的设备文件，占用大致固定的硬盘空间，位于根文件系统中。

　　/etc目录：用于保存系统的配置文件，包括passwd,rc等非常重要的文件，也被放置到根文件系统中。

　　/bin和/sbin目录：保存了用于系统维护目的的执行文件，其中/sbin中的文件通常直接用于系统维护 ，/bin为提供管理员使用系统的基本工具。也必须放置在根文件系统上，在系统运行在单用户模式时，只有根文件系统安 装到系统上时，就能够运行这些程序进行系统维护任务。

　　/tmp目录：用于存放程序运行产生的临时文件，这个目录也是每个用户都可写的，在系统启动时将自动清空这个 目录。当系统运行较大型的服务程序时，会要求较大的/tmp空间，会超过根文件系统的空间，因此可以在其他文件系统中 创建另一个临时文件目录，使用符号连接等方法进行维护。

　　/usr目录：用于保存系统正常运行时使用的多种文件，其中/usr/bin放置系统执行文件，/usr/sbin 放置系统维护程序，/usr/local放置非标准的应用程序，/usr/share放置系统中的文档和其他数 据文件，/usr/src中放置系统的源代码，/usr/X11R6放置X Window系统、应用程序和数据文件。 由于这些内容非常多，/usr目录通常为一个单独安装的文件系统，占用一个硬盘分区，称为usr文件系统。随着系统任 务的增长，/usr目录中的内容也会迅速增多，还要考虑将其较大的子目录分离出来，例如/usr/local目录。

　　/var目录：用于保存系统运行时产生和使用的数据文件，例如/var/log目录用于放置系统日志，/va r/db/pkg目录用于放置系统软件包的安装记录。很多应用程序也使用它来放置数据文件，如news服务器等。这个 目录下文件会随系统的运行而不断变化，其中的很多文件会不断增大，占用大量的磁盘空间。应该将这个目录分离出来，这样 即使某个进程在这个目录下没有限制的产生数据文件，填充整个文件系统，也不会影响其他目录下的数据存储，例如用户在自 己目录下的数据存储。由于/var目录的大小会随着应用程序的需要改变，对于提供网络服务的服务器，/var占用磁盘 分区应该大一些。

　　/home目录：使用它用于维护用户的个人目录，它的大小由用户数量及用户的活跃程度决定，也需要有足够的空 间才能提供正常的服务。通常这个目录保存在usr文件系统中，而在根目录下使用连接来维护。当用户数量增加的很多的时 候，应该让它位于一个单独的文件系统中。

　　这些目录开始就设计为保存不同的数据，而各个目录会使用不同的磁盘分区。习惯于Dos/Windows的使用 者会不习惯这种使用多个文件系统的方式，而只使用一个文件系统，这种做法是不对的。多文件系统可以用于分隔不同的任务 ，分隔系统风险，增加可靠性，对于用作服务器的FreeBSD系统是必需的。

　　Unix的树状目录结构十分标准，那类文件应该放置到那个目录中都有一定的习惯。当然在不同的Unix中，具 体文件的位置也有细微的差别，事实上在Unix发展的过程中，标准目录树结构的也有几次较大的改动，但是基本结构是相 同的。由于FreeBSD有统一的版本，所有的开发者都使用同一个源代码树，而且使用统一的Packages Collection 机制来维护应用软件，因此FreeBSD的目录结构更为整齐、干净。

• 文件的属性

　　由于FreeBSD是一个多用户系统，不同的用户对不同的文件就应该有不同的处理权力，通常创建文件的用户就 拥有这个文件，成为这个文件的属主。同样，文件也有自己的属组，这是一个文件的两个重要属性。由于文件的属主和组涉及 到对文件的访问控制，因此只有root能更改文件的这两个属性，更改文件属主的命令为chown，更改文件属组的命令 为chgrp。

　　由于不可能为每个用户都单独提供完全独立的文件系统，多用户操作系统必须提供一种安全的访问控制机制，使得用 户既能和其他用户共享某些文件，又能保证各个用户的文件不会被非法存取或破坏。Unix分别针对属主、同组用户和其他 用户共三种不同的用户，分别设置了存取控制权限，这个权限分别为：读、写和执行，使用英文字母r（Read）、w（Write） 和x（eXecute）来表示。由于对属主、组和其他用户均有这三种权限设置，因此每个文件共有九个权限参 数。使用 “ls -l” 命令就能看到文件的权限设置：

$ ls -l

drwx------ 4 user  wheel    512 Nov 25 17:23 Mail

-rw-rw-r-- 1 user  wheel    149 Dec  4 14:18 Makefile

-rwxr-xr-x 1 user  wheel   3212 Dec  4 12:36 a.out

drwxr-xr-x 1 user  wheel    512 Dec 14 17:03 bin

-rw-r--r-- 1 user  wheel    143 Dec  4 12:36 hello.c

drwxr-xr-x 2 user  wheel   1024 Oct 16  1997 public_HTML

drwxrwxrwx 2 user  wheel    512 Jan  3 14:07 tmp

　　从上面的例子中，可以看到文件的权限设置在列出的数据的第一列中显示，例如文件a.out的属性是-rwxr-xr-x， 共显示了十个字母的位置。其中第一个位置是用于标识文件的种类，而非权限设置，其余九个位置分别表示三组 的三种权限设置。第二个到第四个位置表示属主的权限分别设置为读、写和执行，第五个到第七个位置设置同组用户的权限， 第八个到第十个位置设置其他用户的权限。当指定位置上没有显示对应的权限，而是 “-” ，则表示不允许对应的权限。 因此a.out的权限设置为，对于属主user的权限为读写和执行，对于同组用户为读和执行权限，对于其他用户也是读 和执行权限。对于目录来讲，拥有读权限意味着用户可以列出这个目录下的文件内容，写权限使用户可以在这个目录下增、删 文件和更改文件名，执行权限保证用户可以使用cd进入这个目录。

　　ls输出结果的第一个位置表示类别，例如 “d” 表示目录， “c” 表示该文件为字符设备文件， “b” 表示为块设备文件， “l” 表示为一个符号连接。

　　Unix系统内部使用数值来表示这些属性，每一个属性与文件属性中的一个二进制位相对应，如果该存取权限设置 了，对应的二进制位就是1，如果该存取权限没有设置，对应的二进制位是0。这样a.out的权限属性rwxr-xr-x 用二进制来表示就是111101101，Unix下常使用八进制的形式表示，这样这个权限是755。

　　文件的属主和管理员可以使用命令chmod来设置或改变文件的权限。chmod有几种不同的使用方法，可以直 接使用八进制的权限表示方式设置属性，或者使用属性字母来设置或更改文件的属性，不同的使用方法要求不同的 chmod参数，下面是使用chmod的一些例子：

　　chmod 750 a.out ：改变a.out的权限为750；

　　chmod a+x a.out ：对所有用户增加a.out的执行权限，
　　a（All）表示所有用户；

　　chmod u=rwx a.out ：设置属主的权限为读、写和执行
　　u（user）表示属主用户；

　　chmod g+rw a.out ：增加同组用户的读写权限，
　　g（group）表示同组用户；

　　chmod o-w a.out ：减少其他用户的写权限，
　　o（others）表示其他用户；

　　chmod go= a.out ：清除同组和其他用户的所有权限；

　　chmod o=u-w a.out ：设置其他用户的权限为减去写权限的属主权限；

　　权限755是最常见的文件权限设置，这种属性的文件允许其他用户可以访问这个文件，但不可以更改，如果不打算 让其他用户访问文件，文件的存取权限可以设置为700。文件在创建的时候，系统使用掩码来决定文件的权限，掩码的二进 制对应位为1的，文件属性的对应位就设置为0，例如当掩码的八进制表示为022时（二进制为000010010），创 建的文件权限就为755（111101101）。文件掩码使用umask命令来设置，例如使用 “umask 027 ” 设置掩码为027，则创建的文件权限为750，其他用户将对这个文件没有任何权限。可以在启动资源文件或者在登录 类别中设置中设置用户的掩码。

　　目录需要设置执行位，以允许用户能使用cd命令进入这个目录中

　　当一个文件的权限设置完毕之后，在一个进程试图访问这个文件时，系统就比较这个进程的属主和属组与文件的属主 和属组，判断这个进程是否具备访问权限。由于每个进程的属主和属组标识是由启动这个进程的用户决定的，因此一个用户启 动的进程就具备其本身对文件的访问权限。

　　除了读、写和执行权限以外，对于可执行的程序还有另外两个非常重要的属性：设置属主身份（setuid, Set User ID） 权限和设置组身份（setgid, Set Group ID）权限，这两个属性允许某个程序 可以更改自己的进程标识为程序文件属主或组，因而就可以具备该程序文件属主或属组的访问权限，而不再仅仅是启动进程的 用户的访问权限，这样就能完成特定的任务。很多系统程序，例如su，就是通过这个特性来完成从执行进程时的普通用户身 份到root用户身份的转化的，因此这两个属性对于系统安全至关重要。不是必要的系统程序，不能具备这些属性。

　　可以使用 “chmod +s file” 或 “chmod g+s file” 来设置这两个属性，或者 使用 “chmod 4755 file” 、 “chmod 2755 file” 八进制方式来设置setuid 或setgid属性。

• 文件的连接和符号连接

　　Unix中使用i节点（i node）来记录真实的物理文件及其位置，文件名只是指向i节点的一个连接。因此 每个文件可以有多个名字，每个名字就称为文件的一个连接，而同一个文件的所有连接所指向的i节点件完全相同。但在删除 时只有全部删除这个i节点的全部连接，才能删除i节点、即删除这个文件本身。

$ ln l1 l2
$ ls -l l*
-rwxr-xr-x  2 user  wheel   53212 Dec  4 12:36 l1
-rwxr-xr-x  2 user  wheel   53212 Dec  4 12:36 l2
$ 

　　上面的例子使用ln创建了一个连接，然后在ls的结果中可以看到第二列的数字为2，这表示这个文件有两个连接 。这样的连接可以建立在不同的目录中，但所有连接所在的目录必须在同一个文件系统中，才能使用同样的i节点。由于连接 是直接指向标识物理文件的i节点，因此这种连接又称为硬连接。

　　另一种更灵活的连接方式是符号连接，它没有指向物理文件的i节点，而是直接指向目录树上的另一个入口，那么当 系统访问这个文件时，就沿着它指向的目录树的位置去查找具体文件。这样就能对任何文件系统中的文件和目录建立连接，因 此称为软连接。符号连接可以跨越文件系统，灵活性很大，能够突破物理文件系统的限制维护目录树的一致性，对于系统管理 和维护很有用。但是这种连接方式需要对目录树进行多次查找，增加了文件操作的额外步骤，因此效率较低，因此不应该使用 多级连接，及某个符号连接指向的目录还是一个符号连接，甚至发生符号连接的循环。应该尽量少用符号连接，并避免多级符 号连接及符号连接的循环。

$ ln -s l1 /root/files
$ ls -l l*
lrwxrwxrwx  1 user  wheel  12 Dec  4 12:36 l1 -> /root/files
$ 

未完，待续。。。　　

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