一,文件存储体系
Linux文件目录
Linux系统中并不存在C/D/E/F等盘符，Linux系统中的一切文件都是从“根（/）”目录开始的，并按照文件系统层次化标准（FHS）采用树形结构来存放文件，以及定义了常见目录的用途。另外，Linux系统中的文件和目录名称是严格区分大小写的。例如，root、rOOt、Root、rooT均代表不同的目录，并且文件名称中不得包含斜杠（/）。Linux系统中的文件存储结构如图6-1所示。
表6-1 Linux系统中常见的目录名称以及相应内容
| 目录名称 | 应放置文件的内容 |
|---|---|
| /boot | 开机所需文件—内核、开机菜单以及所需配置文件等 |
| /dev | 以文件形式存放任何设备与接口 |
| /etc | 配置文件 |
| /home | 用户主目录 |
| /bin | 存放单用户模式下还可以操作的命令 |
| /lib | 开机时用到的函数库，以及/bin与/sbin下面的命令要调用的函数 |
| /sbin | 开机过程中需要的命令 |
| /media | 用于挂载设备文件的目录 |
| /opt | 放置第三方的软件 |
| /root | 系统管理员的家目录 |
| /srv | 一些网络服务的数据文件目录 |
| /tmp | 任何人均可使用的“共享”临时目录 |
| /proc | 虚拟文件系统，例如系统内核、进程、外部设备及网络状态等 |
| /usr/local | 用户自行安装的软件 |
| /usr/sbin | Linux系统开机时不会使用到的软件/命令/脚本 |
| /usr/share | 帮助与说明文件，也可放置共享文件 |
| /var | 主要存放经常变化的文件，如日志 |
| /lost+found | 当文件系统发生错误时，将一些丢失的文件片段存放在这里 |
绝对路径（absolute path）: 从根目录开始
相对路径（relative path）: 从当前目录开始
二, 物理设备命名
在Linux系统中一切都是文件，硬件设备也不例外。既然是文件，就必须有文件名称。系统内核中的udev设备管理器会自动把硬件名称规范起来，目的是让用户通过设备文件的名字可以猜出设备大致的属性以及分区信息等；这对于陌生的设备来说特别方便。另外，udev设备管理器的服务会一直以守护进程的形式运行并侦听内核发出的信号来管理/dev目录下的设备文件。
| 硬件设备 | 文件名称 |
|---|---|
| IDE设备 | /dev/hd[a-d] |
| SCSI/SATA/U盘 | /dev/sd[a-z] |
| virtio设备 | /dev/vd[a-z] |
| 软驱 | /dev/fd[0-1] |
| 打印机 | /dev/lp[0-15] |
| 光驱 | /dev/cdrom |
| 鼠标 | /dev/mouse |
| 磁带机 | /dev/st0或/dev/ht0 |
硬盘简介
由于现在的IDE设备已经很少见了，所以一般的硬盘设备都会是以“/dev/sd”开头的。而一台主机上可以有多块硬盘，因此系统采用a～p来代表16块不同的硬盘（默认从a开始分配）
硬盘的分区:
主分区或扩展分区的编号从1开始，到4结束；
逻辑分区从编号5开始。
硬盘的组成:
硬盘设备是由大量的扇区组成的，每个扇区的容量为512字节。其中第一个扇区最重要，它里面保存着主引导记录与分区表信息。就第一个扇区来讲，主引导记录需要占用446字节，分区表为64字节，结束符占用2字节；其中分区表中每记录一个分区信息就需要16字节，这样一来最多只有4个分区信息可以写到第一个扇区中，这4个分区就是4个主分区。
于是为了解决分区个数不够的问题，可以将第一个扇区的分区表中16字节（原本要写入主分区信息）的空间（称之为扩展分区）拿出来指向另外一个分区。也就是说，扩展分区其实并不是一个真正的分区，而更像是一个占用16字节分区表空间的指针—一个指向另外一个分区的指针。这样一来，用户一般会选择使用3个主分区加1个扩展分区的方法，然后在扩展分区中创建出数个逻辑分区，从而来满足多分区（大于4个）的需求。
三,文件系统与数据资料
用户在硬件存储设备中执行的文件建立、写入、读取、修改、转存与控制等操作都是依靠文件系统来完成的。文件系统的作用是合理规划硬盘，以保证用户正常的使用需求。Linux系统支持数十种的文件系统，而最常见的文件系统如下所示。
Ext3,Ext4,XFS,NTFS
XFS文件系统最卓越的亮点应该当属可支持高达18EB的存储容量。
储存单位: GB-TB-PB-EB-ZB-YB-DB-NB
1NB=2^70GB
文件写入硬盘原理:
就像拿到了一张未裁切的完整纸张那样，我们首先要进行裁切以方便使用，然后在裁切后的纸张上画格以便能书写工整。在拿到了一块新的硬盘存储设备后，也需要先分区，然后再格式化文件系统，最后才能挂载并正常使用。硬盘的分区操作取决于您的需求和硬盘大小；您也可以选择不进行分区，但是必须对硬盘进行格式化处理。
日常在硬盘需要保存的数据实在太多了，因此Linux系统中有一个名为super block的“硬盘地图”。Linux并不是把文件内容直接写入到这个“硬盘地图”里面，而是在里面记录着整个文件系统的信息。因为如果把所有的文件内容都写入到这里面，它的体积将变得非常大，而且文件内容的查询与写入速度也会变得很慢。Linux只是把每个文件的权限与属性记录在inode中，而且每个文件占用一个独立的inode表格，该表格的大小默认为128字节，里面记录着如下信息：
该文件的访问权限（read、write、execute）；
该文件的所有者与所属组（owner、group）；
该文件的大小（size）；
该文件的创建或内容修改时间（ctime）；
该文件的最后一次访问时间（atime）；
该文件的修改时间（mtime）；
文件的特殊权限（SUID、SGID、SBIT）；
该文件的真实数据地址（point）。
而文件的实际内容则保存在block块中（大小可以是1KB、2KB或4KB），一个inode的默认大小仅为128B（Ext3），记录一个block则消耗4B。当文件的inode被写满后，Linux系统会自动分配出一个block块，专门用于像inode那样记录其他block块的信息，这样把各个block块的内容串到一起，就能够让用户读到完整的文件内容了。对于存储文件内容的block块，有下面两种常见情况（以4KB的block大小为例进行说明）。
情况1：文件很小（1KB），但依然会占用一个block，因此会潜在地浪费3KB。
情况2：文件很大（5KB），那么会占用两个block（5KB-4KB后剩下的1KB也要占用一个block）。
计算机系统在发展过程中产生了众多的文件系统，为了使用户在读取或写入文件时不用关心底层的硬盘结构，Linux内核中的软件层为用户程序提供了一个VFS（Virtual File System，虚拟文件系统）接口，这样用户实际上在操作文件时就是统一对这个虚拟文件系统进行操作了。图6-5所示为VFS的架构示意图。从中可见，实际文件系统在VFS下隐藏了自己的特性和细节，这样用户在日常使用时会觉得“文件系统都是一样的”，也就可以随意使用各种命令在任何文件系统中进行各种操作了（比如使用cp命令来复制文件）。
四, 挂载硬件设备
当用户需要使用硬盘设备或分区中的数据时，需要先将其与一个已存在的目录文件进行关联，而这个关联动作就是“挂载”。
mount命令用于挂载文件系统，格式为“mount 文件系统 挂载目录”。挂载是在使用硬件设备前所执行的最后一步操作。只需使用mount命令把硬盘设备或分区与一个目录文件进行关联，然后就能在这个目录中看到硬件设备中的数据了。
对于比较新的Linux系统来讲，一般不需要使用-t参数来指定文件系统的类型，Linux系统会自动进行判断。而mount 中的-a参数则厉害了，它会在执行后自动检查/etc/fstab文件中有无疏漏被挂载的设备文件，如果有，则进行自动挂载操作。
[root@linuxprobe ~]# mount /dev/sdb2 /backup
如果想让硬件设备和目录永久地进行自动关联，就必须把挂载信息按照指定的填写格式“设备文件 挂载目录 格式类型 权限选项 是否备份 是否自检”（写入到/etc/fstab文件中。这个文件中包含着挂载所需的诸多信息项目，一旦配置好之后就能一劳永逸了。
| 字段 | 意义 |
|---|---|
| 设备文件 | 一般为设备的路径+设备名称，也可以写唯一识别码（UUID，Universally Unique Identifier） |
| 挂载目录 | 指定要挂载到的目录，需在挂载前创建好 |
| 格式类型 | 指定文件系统的格式，比如Ext3、Ext4、XFS、SWAP、iso9660（此为光盘设备）等 |
| 权限选项 | 若设置为defaults，则默认权限为：rw, suid, dev, exec, auto, nouser, async |
| 是否备份 | 若为1则开机后使用dump进行磁盘备份，为0则不备份 |
| 是否自检 | 若为1则开机后自动进行磁盘自检，为0则不自检 |
[root@linuxprobe ~]# vim /etc/fstab
#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Wed May 4 19:26:23 2017
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/rhel-root / xfs defaults 1 1
UUID=812b1f7c-8b5b-43da-8c06-b9999e0fe48b /boot xfs defaults 1 1
/dev/mapper/rhel-swap swap swap defaults 0 0
/dev/cdrom /media/cdrom iso9660 defaults 0 0
/dev/sdb2 /backup ext4 defaults 0 0
/dev/sdb2 swap swap defaults 0 0
umount命令用于撤销已经挂载的设备文件，格式为“umount [挂载点/设备文件]”。
[root@linuxprobe ~]# umount /dev/sdb2
操作实例:
1.添加一块20g的硬盘到系统
2.硬盘分区
fdisk命令用于管理磁盘分区，格式为“fdisk [磁盘名称]”，它提供了集添加、删除、转换分区等功能于一身的“一站式分区服务”。不过与前面讲解的直接写到命令后面的参数不同，这条命令的参数（见表6-5）是交互式的，因此在管理硬盘设备时特别方便，可以根据需求动态调整。
fdisk /dev/nvme0n2
进入交互命令模式
n 新建分区
+1G 容量为1G
p 查看分区信息
w 保存并退出
3.格式化刚刚建好的分区
mksf.xfs /dev/nvme0n2p1
file /dev/nvme0n2p1 查看新建的分区文件
4.挂载刚刚格式化的分区
mkdir /newfs 创建新文件夹
mount /dev/nvme0n2p1 /newfs 挂载分区到文件夹
umount /newfs 卸载分区
df -f 查看挂载信息
du newfs 查看文件夹大小
添加swap分区:
SWAP（交换）分区是一种通过在硬盘中预先划分一定的空间，然后将把内存中暂时不常用的数据临时存放到硬盘中，以便腾出物理内存空间让更活跃的程序服务来使用的技术，其设计目的是为了解决真实物理内存不足的问题。
交换分区的创建过程与前文讲到的挂载并使用存储设备的过程非常相似。在对/dev/sdb存储设备进行分区操作前，有必要先说一下交换分区的划分建议：在生产环境中，交换分区的大小一般为真实物理内存的1.5～2倍
步骤:
1.硬盘分区
2.格式化硬盘为swap格式
mkswap
3.挂载swap分区到系统
swapon /dev/nvme0n2p2
free 查看内存
五, 磁盘容量配额
root管理员使用磁盘容量配额服务来限制某位用户或某个用户组针对特定文件夹可以使用的最大硬盘空间或最大文件个数，一旦达到这个最大值就不再允许继续使用。
quota命令进行磁盘容量配额管理，从而限制用户的硬盘可用容量或所能创建的最大文件个数。quota命令还有软限制和硬限制的功能。
5.1XFS文件系统管理
xfs_quota命令是一个专门针对XFS文件系统来管理quota磁盘容量配额服务而设计的命令，格式为“xfs_quota [参数] 配额 文件系统”。其中，-c参数用于以参数的形式设置要执行的命令；-x参数是专家模式，让运维人员能够对quota服务进行更多复杂的配置。
具体的限额控制包括：硬盘使用量的软限制和硬限制分别为3MB和6MB；创建文件数量的软限制和硬限制分别为3个和6个。
[root@linuxprobe ~]# xfs_quota -x -c 'limit bsoft=3m bhard=6m isoft=3 ihard=6 tom' /boot
[root@linuxprobe ~]# xfs_quota -x -c report /boot
User quota on /boot (/dev/sda1) Blocks
User ID Used Soft Hard Warn/Grace
---------- --------------------------------------------------
root 95084 0 0 00 [--------]
tom 0 3072 6144 00 [--------]
edquota命令用于编辑用户的quota配额限制，格式为“edquota [参数] [用户] ”。在为用户设置了quota磁盘容量配额限制后，可以使用edquota命令按需修改限额的数值。其中，-u参数表示要针对哪个用户进行设置；-g参数表示要针对哪个用户组进行设置。edquota命令会调用Vi或Vim编辑器来让root管理员修改要限制的具体细节。下面把用户tom的硬盘使用量的硬限额从5MB提升到8MB：
[root@linuxprobe ~]# edquota -u tom
Disk quotas for user tom (uid 1001):
Filesystem blocks soft hard inodes soft hard
/dev/sda1 6144 3072 8192 1 3 6
六,软硬链接
在Linux系统中存在硬链接和软连接两种文件。
硬链接（hard link）：可以将它理解为一个“指向原始文件inode的指针”，系统不为它分配独立的inode和文件。所以，硬链接文件与原始文件其实是同一个文件，只是名字不同。我们每添加一个硬链接，该文件的inode连接数就会增加1；而且只有当该文件的inode连接数为0时，才算彻底将它删除。换言之，由于硬链接实际上是指向原文件inode的指针，因此即便原始文件被删除，依然可以通过硬链接文件来访问。需要注意的是，由于技术的局限性，我们不能跨分区对目录文件进行链接。
软链接（也称为符号链接[symbolic link]）：仅仅包含所链接文件的路径名，因此能链接目录文件，也可以跨越文件系统进行链接。但是，当原始文件被删除后，链接文件也将失效，从这一点上来说与Windows系统中的“快捷方式”具有一样的性质。
ln命令用于创建链接文件，格式为“ln [选项] 目标”，其可用的参数以及作用如表6-6所示。在使用ln命令时，是否添加-s参数，将创建出性质不同的两种“快捷方式”。
| 参数 | 作用 |
|---|---|
| -s | 创建“符号链接”（如果不带-s参数，则默认创建硬链接） |
| -f | 强制创建文件或目录的链接 |
| -i | 覆盖前先询问 |
| -v | 显示创建链接的过程 |
ln -s readme.txt readit.txt
ln readme.txt readit.txt