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[Tutorials] 入门教程三--系统目录（文件系统）

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Jack

deepin

2021-01-14 15:58

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一、文件系统是什么？

文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。它的最终目的是把大量数据有组织的放入持久性(persistant)的存储设备中，比如硬盘和磁盘。文件系统(file system)是就是文件在逻辑上组织形式，它以一种更加清晰的方式来存放各个文件。数据被存入到某个分区中。

二、常见的文件系统：

NTFS：

Windows当前的默认文件系统，NTFS文件系统是一个基于安全性的文件系统，是Windows NT所采用的独特的文件系统结构，它是建立在保护文件和目录数据基础上，同时照顾节省存储资源、减少磁盘占用量的一种先进的文件系统。

ExTN:

Ext系列是Linux的老牌文件系统了，一直是Linux的主打，从Ext3开始支持日志，Ext4更加完善了很多功能。由于其组织形式的限制，很难将很多现代文件系统的功能加进去，所以Linux才会出Btrfs项目企图重头开发一个功能强劲的文件系统。

Btrfs:

BTRFS（通常念成Butter FS），由Oracle于2007年宣布并进行中的COW(copy-on-write式)文件系统。目标是取代Linux ext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。加入ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小。

ZFS:

被称为真正的下一代文件系统，ZFS 提供卷管理（能够在单个文件系统中处理多个单独的存储设备），块级加密校验和（允许以极高的准确率检测数据损坏），自动损坏修复（其中冗余或奇偶校验存储可用），快速异步增量复制，内联压缩等，以及更多。

linux 可以实现在一个根系统下，挂载多个文件系统。比如：双系统中 /media 目录下挂载 NTFS文件系统，/mnt 目录下，挂载U盘的文件系统。

三、虚拟文件系统(VFS)

Linux支持的文件系统有上百种，难道Linux内核需要对上百种一一适配吗？

不需要。为了支持各种不同的文件系统，Linux 内核在用户进程和文件系统的中间，又引入了一个抽象层，也就是虚拟文件系统 VFS（Virtual File System）。

VFS 定义了一组所有文件系统都支持的数据结构和标准接口。这样，用户进程和内核中的其他子系统，只需要跟 VFS 提供的统一接口进行交互就可以了，而不需要再关心底层各种文件系统的实现细节。

下图是：系统调用、VFS、缓存、文件系统以及块存储之间的关系。

图源：极客时间

四、挂载文件系统：

先来介绍一下根文件系统：

根文件系统首先是一种文件系统，相对于普通的文件系统，它的特殊之处在于，它是内核启动时所挂载（mount）的第一个文件系统，内核代码的映像文件保存在根文件系统中，系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些初始化脚本（如rcS,inittab）和服务加载到内存中去运行。

挂载：

在 Linux 中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂载（mount）。使用 mount 命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中（根）。

挂载文件系统的过程：

在 Linux 系统启动阶段的最初阶段，root 文件系统就会被挂载到 root 目录下（/）。其它文件系统在之后通过 SystemV 下的 rc 或更新一些的 Linux 发行版中的 systemd 等 Linux 启动程序挂载。在启动进程中文件系统的挂载是由 /etc/fstab 配置文件管理的。

五、如何分区？

首先，在Linux下谈分区并不准确。

与Windows分区，一个分区一个盘符不同。Linux是一整个目录树，如下图。Linux先划分固定大小的磁盘空间，设置好文件系统后，将磁盘空间挂载到固定目录下。

Linux目录结构，最顶层的目录称为根目录。图源：拉勾教育

在开始之前先介绍一下，Linux不同目录的功能。

Linux根目录

目录	描述
/（root文件系统）	root 文件系统是文件系统的顶级目录。它必须包含在挂载其它文件系统前需要用来启动 Linux 系统的全部文件。它必须包含需要用来启动剩余文件系统的全部可执行文件和库。文件系统启动以后，所有其他文件系统作为 root 文件系统的子目录挂载到标准的、预定义好的挂载点上。
/bin	`/bin` 目录包含用户的可执行文件(ls,cat,mkdir等)，常用命令一般在这里
/boot	存放用于系统引导时使用的各种文件
/dev	该目录包含每一个连接到系统的硬件设备的设备文件。这些文件不是设备驱动，而是代表计算机上的每一个计算机能够访问的设备。
/etc	包含主机计算机的本地系统配置文件。
/home	存放所有用户文件的根目录，是用户主目录的基点，每一个用户都有一个位于 `/home` 目录中的子目录（作为其主目录）。
/lib	包含启动系统所需要的共享库文件。
/media	一个挂载外部可移动设备的地方，比如主机可能连接了一个 USB 驱动器。
/mnt	一个普通文件系统的临时挂载点（如不可移动的介质），当管理员对一个文件系统进行修复或在其上工作时可以使用。
/opt	额外安装的可选应用程序包所放置的位置。比如供应商提供的应用程序应该安装在这儿。
/root	这不是 root（`/`）文件系统。它是 root 用户的主目录。
/sbin	系统二进制文件。这些是用于系统管理的可执行文件。
/tmp	临时目录。被操作系统和许多程序用来存储临时文件。用户也可能临时在这儿存储文件。注意，存储在这儿的文件可能在任何时候在没有通知的情况下被删除。
/usr	用于存放系统应用程序，比较重要的目录/usr/local 本地系统管理员软件安装目录（安装系统级的应用）。这是最庞大的目录，要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。 /usr/bin 众多的应用程序 /usr/sbin 超级用户的一些管理程序 /usr/doc linux文档 /usr/include linux下开发和编译应用程序所需要的头文件 /usr/lib 常用的动态链接库和软件包的配置文件 /usr/man 帮助文档 /usr/src 源代码，linux内核的源代码就放在/usr/src/linux里 /usr/local/bin 本地增加的命令 /usr/local/lib 本地增加的库
/var	可变数据文件存储在这儿。这些文件包括日志文件、MySQL 和其他数据库的文件、Web 服务器的数据文件、邮件以及更多。
/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

Linux 文件系统层次结构的顶层，图源

在所有子目录中，粗体的目录组成了 root 文件系统的必需部分。它们（特别是它们包含的内容）必须在系统启动的时候出现，从而系统才能正确启动。剩下的非粗体的目录不需要在系统启动过程中出现，但会在之后挂载到 root 文件系统上，在开机阶段，它们为主机进行准备，从而执行有用的工作。

分区

以下作为分区的个人理解，如有不同意见，欢迎评论区交流。

为什么要分区？

数据安全：在不损失数据的情况下重装系统，比如独立设置 /home 挂载点，重装系统的时候直接标记回 /home，数据不会有任何损失。
效率（机械硬盘）：将数据集中在某个分区，读取数据时，硬盘只会搜索相应区段，提升读取速度。

如何分区？

目录	建议大小	格式	描述
/	30G	ext4	根目录（必须分此区）
/swap	最大8G	swap	swap目录有两个功能：1.系统休眠时将内存数据存储到 /swap上 2.内存不够时，使用 /swap 目录临时发挥 ‘虚拟内存’的作用。注：通常，/swap大小为内存的1~2倍。但我认为当下内存价格低廉，大于8G，直接加装内存，毕竟内存和硬盘的读取速度不可同日而语。（用到休眠功能的必须分此区）
/boot	400M~1G	ext4	Linux的内核及引导系统程序所需要的文件，比如 vmlinuz initrd.img文件都位于这个目录中。在一般情况下，GRUB或LILO系统引导管理器也位于这个目录；启动装载文件存放位置，如kernels，initrd，grub。（必须分此区）
/home	最大剩余空间的一半	ext4	用户工作目录；个人配置文件，如个人环境变量等；所有账号分配一个工作目录。建议分此区。
/usr	最大剩余空间的一半	ext4	储存所安装的程序和系统的配置文件，用户的很多应用程序和文件都放在这个目录下。经常搞机的强烈建议分此区。

关于/usr分区，多说一句，因为我经常搞机，重装比较多，如果单独划分 /usr分区，装完系统，直接挂载就可以使用以前的数据啦。

如果你是普通用户，可以不分此目录。但建议把根目录分得大一点，其他的空间给 /home 分区。

其他疑问，评论区交流。

拓展阅读：

磁盘、分区及Linux文件系统 [Disk, Partition, Linux File System]

何为文件系统，何为根文件系统？ - 蓬岸 Dr.Quest的回答 - 知乎

什么是文件系统？

诠释 Linux 中“一切都是文件”概念和相应的文件类型

网络套接字 -- 维基百科

谈谈计算机，说说文件系统写文章

Linux 文件系统层次标准

分区

Unix/Linux的System V、BSD、Posix概念

Linux系统安装时分区的选择（推荐）

安装Ubuntu Linux系统时硬盘分区最合理的方法

Ubuntu分区方案（菜鸟方案、常用方案和进阶方案）

Linux磁盘分区的详细步骤(图解linux分区命令使用方法)

Linux交换空间（swap space）

分配swap分区 swap --ArchLinux

参考资料：

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2 / 2

Jack

deepin

2021-02-10 18:47

#21

191******64：

多谢答复。

PS:

按照楼主的方法重装系统之后，win下就可以看到这种现象,有意思有意思~

哈哈哈，这种情况是识别到磁盘，但是win读取不到具体内容吗？

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191******64

deepin

2021-02-15 20:35

#22

Jack：

哈哈哈，这种情况是识别到磁盘，但是win读取不到具体内容吗？

嗯嗯，所以两个系统都要用到文件我都存到NTFS磁盘里

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日斤

deepin

2022-04-04 00:22

#23

Jack：

deepin默认安装方式是全盘安装，没有那么多分区的，想要在已经有的电脑上加上 /home 和/usr分区，只能重装系统，重新分区。

另外，你说话的方式让人很不舒服，互联网是免费的，知识是开源的，但这并不意味着我有义务给你解答问题，想要知道过程，自行百度。

没想到居然是个玻璃心。。。。真是服了。而且回答的问题也是错的。全盘安装就有默认的分区，分了好几个。半桶水又玻璃心，还好意思是评测组的？

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Jack

deepin

2022-04-04 01:20

#24

日斤：

看看 网络警察 对我的指控：

半桶水又玻璃心，还好意思是评测组的？

拆解一下，对我不满的地方有三点：半瓶水，玻璃心，测评组。一个一个说：

1. 半瓶水

你的全盘安装有 /home /usr分区？来来来，给你看看其他用户的全盘安装：Deepin深度系统全盘安装后体验！_哔哩哔哩_bilibili，你给我找出来好几个分区里的 /home 和/usr 分区。

2. 玻璃心

原13楼是这样说的：

可以说说，一开始没分区，吼啦你想分区出home和usr，该怎么操作？

最好有详细步骤

这种要求别人详细回答的方式让人不舒服，我也说了可以百度。如果这是玻璃心，那么你连个帖子都没看明白就喷我，你这是啥？

3.测评组

聊这个我就来兴趣了，我们测评组是需要考核的，你不服你也进测评组，发帖子谈谈你对deepin的理解，让大家看看你是什么水平。

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日斤

deepin

2022-04-05 05:47

#25

你这个写的内容前后矛盾，搞得我还研究了半天。就像/usr的解释，两个表格不一样。

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日斤

deepin

2022-04-05 05:48

#26

你还是算了吧。我不知道你和深度什么关系，还是认真多学习吧。

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Jack

deepin

2022-04-05 22:38

#27

日斤：

你这个写的内容前后矛盾，搞得我还研究了半天。就像/usr的解释，两个表格不一样。

好，你说我前后矛盾，看看我两个表格里怎么描述 /usr 路径的：

在关于根目录下的描述：

用于存放系统应用程序
在系统安装时自定义分区时的描述：

储存所安装的程序和系统的配置文件，用户的很多应用程序和文件都放在这个目录下。

看起来不一致，1. 说存放程序 2. 说存放程序+系统配置，让你困惑。

结合5楼用户补充的：

/usr里面存放在/usr/share /usr/lib等目录的配置文件是默认的系统配置文件

因为/usr目录在软件更新经常时被覆盖，如果直接在/usr里修改配置，软件更新时不会被保留，因此自定义的系统配置文件通常在/etc

每个用户自己的配置文件在主目录的.开头隐藏文件或者~/.config里

可知，/usr 目录存放的是程序+默认配置而通常自定义配置写在 /etc目录里。

怎么样，现在还觉得我前后矛盾吗？

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Jack

deepin

2022-04-05 22:41

#28

日斤：

你还是算了吧。我不知道你和深度什么关系，还是认真多学习吧。

talk is cheap, show me your code.

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