嵌入式Linux开发学习之Linux文件系统学习

操作系统就是处理各种数据的，这些数据在硬盘上就是二进制，人类肯定不能直接看懂这些二进制数据，要有一个翻译器，将这些二进制的数据还原为人类能看懂的文件形式，这个工作就是由文件系统来完成的，文件系统的目的就是实现数据的查询和存储，由于使用场合、使用环境的不同，Linux 有多种文件系统，不同的文件系统支持不同的体系。文件系统是管理数据的，而可以存储数据的物理设备有硬盘、U 盘、SD 卡、NAND FLASH、NOR FLASH、网络存储设备等。不同的存储设备其物理结构不同，不同的物理结构就需要不同的文件系统去管理，比如管理 NAND FLASH 的话使用 YAFFS 文件系统，管理硬盘、SD 卡的话就是 ext 文件系统等等。
我们在使用 Windows 的时候新买一个硬盘回来一般肯定是将这个硬盘分为好几个盘，比如C 盘、D 盘等等。这个叫磁盘的分割，Linux 下也支持磁盘分割，Linux 下常用的磁盘分割工具为：fdisk，fdisk 这个工具我们后面会详细讲解怎么用，因为我们移植 Linux 的时候需要将 SD卡分为三个分区来存储不同的东西。在 Windows 下我们创建一个新的盘符以后都要做格式化处理，格式化其实就是给这个盘符创建文件系统的过程，我们在 Windows 格式化某个盘的时候都会让你选择文件系统，如图所示：

上图就是格式化磁盘的时候选择文件系统，Windows 下一般有 FAT、NTFS 和 exFAT这些文件系统。同样的，在 Linux 下我们使用 fdisk 创建好分区以后也是要先在创建好的分区上面创建文件系统，也就是格式化。
在 Windows 下有磁盘分区的概念，比如 C，D，E 盘等，在 Linux 下没有这个概念，因此Linux 下你找不到像C、D、E 盘这样的东西。前面我们说了Linux 下可以给磁盘分割，但是没有 C、D、E 盘那怎么访问这些分区呢？在 Linux 下创建一个分区并且格式化好以后我们要将其“挂载”到一个目录下才能访问这个分区。Windows 的文件系统挂载过程是其内部完成的，用户是看不到的，Linux 下我们使用 mount 命令来挂载磁盘。挂载磁盘的时候是需要确定挂载点的，也就是你的这个磁盘要挂载到哪个目录下。
前面我们说了，在Windows 下有 FAT、NTFS 和 exFAT 这样的文件系统，在Linux 下又有哪些文件系统呢，Linux 下的文件系统主要有 ext2、ext3、ext4 等文件系统。Linux 还支持其他的 UNIX 文件系统，比如XFS、JFS、UFS 等，也支持Windows 的 FAT 文件系统和网络文件系统 NFS 等。这里我们主要讲一下 Linux 自带的 ext2、ext3 和 ext4 文件系统。

ext2 是Linux 早期的文件系统，但是随着技术的发展 ext2 文件系统已经不推荐使用了，ext2是一个非日志文件系统,大多数的 Linux 发行版都不支持 ext2 文件系统了。

ext3 是在 ext2 的基础上发展起来的文件系统，完全兼容 ext2 文件系统，ext3 是一个日志文件系统，ext3 支持大文件，ext3 文件系统的特点有如下：

高可靠性：使用 ext3 文件系统的话，即使系统非正常关机、发生死机等情况，恢复 ext3 文件系统也只需要数十秒。

数据完整性：ext3 提高了文件系统的完整性，避免意外死机或者关机对文件系统的伤害。

文件系统速度：ext3 的日志功能对磁盘驱动器读写头进行了优化，文件系统速度相对与 ext2来说没有降低。

数据转换：从 ext2 转换到ext3 非常容易，只需要两条指令就可以完成转换。用户不需要花时间去备份、恢复、格式化分区等，用 ext3 文件系统提供的工具 tune2fs 即可轻松的将 ext2 文件系统转换为 ext3 日志文件系统。ext3 文件系统不需要经过任何修改，可以直接挂载成 ext2 文件系统。

ext4 文件系统是在 ext3 上发展起来的，ext4 相比与ext3 提供了更佳的性能和可靠性，并且功能更丰富，ext4 向下兼容 ext3 和 ext2，因此可以将 ext2 和 ext3 挂载为 ext4。那么我们安装的 Ubuntu 使用的哪个版本的文件系统呢？在终端中输入如下命令来查询当前磁盘挂载的啥文件系统：

df -T –h

在Windows 下直接打开C 盘，我们进入的就是C 盘的根目录，打开D 盘进入的就是D 盘的根目录，比如C 盘根目录如下：

在 Linux 下因为没有 C、D 盘之说，因此 Linux 只有一个根目录，没有 C 盘根目录、D 盘根目录之类的。其实如果你的 Windows 只有一个 C 盘的话那么整个系统也就只有一个根目录。
Windows 下的 C 盘根目录就是“C:”,在 Linux 下的根目录就是“/”，你没有看错，Linux 根目录就是用“/”来表示的，打开 Ubuntu 的文件浏览器，文件浏览器在左侧的导航栏，图标如图所示：

直接打开文件浏览器以后，我们默认不是处于根目录中的，不像Windows，我们直接打开C 盘就处于C 盘根目录下。Ubuntu 是支持多用户的，Ubuntu 为每个用户创建了一个根目录，比如我电脑现在登陆的是“zuozhongkai”这个用户，因此默认进入的是“zuozhongkai”这个用户的根目录。我们点击图中左侧的“计算机”，打开以后如图所示：

上图就是 Ubuntu 的根目录“/”，这时候肯定就有人有疑问，刚刚说 Ubuntu 会给每个用户创建一个根目录，那这些用户的根目录在哪里？是不是和根目录“/”是一个地位的？其实所谓的给每个用户创建一个根目录只是方便说而已，这个所谓的用户根目录其实就是“/”下的一个文件夹，以我的“zuozhongkai”这个用户为例，其用户根目录就是：/home/zuozhongkai。只要

你创建了一个用户，那么系统就会在/home 这个目录下创建一个以这个用户名命名的文件夹，这个文件夹就是这个用户的根目录。

用户可以对自己的用户根目录下的文件进行随意的读写操作，但是如果要修改根目录“/”下的文件就会提示没有权限。打开终端以后默认进入的是当前用户根目录，比如我们打开终端以后输入“ls”命令查看当前目录下有什么文件，可以看出，都是“zuozhongkai”这个账户的根目录。我们来看一下根目录“/”下都有哪些文件，在终端中输入如下命令：

cd / //进入到根目录“/ ls //查看根目录“/”下的文件以及文件夹
执行上述两行命令以后，列举出了根目录“/”下面的所有文件夹，这里我们仔细观察一下，当我们进入到根目录“/”里面以后终端提示符“$”前面的符号“~”变成了“/”，这是因为当我们在终端中切换了目录以后“$”前面就会显示切换以后的目录路径。我们来看一下根目录“/”中的一些重要的文件夹：

/bin 存储一些二进制可执行命令文件，/usr/bin 也存放了一些基于用户的命令文件。

/sbin 存储了很多系统命令，/usr/sbin 也存储了许多系统命令。

/root 超级用户 root 的根目录文件。

/home 普通用户默认目录，在该目录下，每个用户都有一个以本用户名命名的文件夹。

/boot 存放Ubuntu 系统内核和系统启动文件。

/mnt 通常包括系统引导后被挂载的文件系统的挂载点。

/dev 存放设备文件，我们后面学习Linux 驱动主要是跟这个文件夹打交道的。

/etc 保存系统管理所需的配置文件和目录。

/lib 保存系统程序运行所需的库文件，/usr/lib 下存放了一些用于普通用户的库文件。

/lost found 一般为空，当系统非正常关机以后，此文件夹会保存一些零散文件。

/var 存储一些不断变化的文件，比如日志文件

/usr 包括与系统用户直接有关的文件和目录，比如应用程序和所需的库文件。

/media 存放Ubuntu 系统自动挂载的设备文件。

/proc 虚拟目录，不实际存储在磁盘上，通常用来保存系统信息和进程信息。

/tmp 存储系统和用户的临时文件，该文件夹对所有的用户都提供读写权限。

/opt 可选文件和程序的存放目录。

/sys 系统设备和文件层次结构，并向用户程序提供详细的内核数据信息。