ЛБ6 Файловые системы ОС Linux (2). Лабораторная работа 6 файловые системы ос linux
 Скачать 409.99 Kb.
|
1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ ОС LINUX Цель работы – практическое знакомство с организацией данных основной файловой системы ОС Linux и используемыми утилитами. 1 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Файл Данные, хранящиеся на любом носителе, образуют файл Linux. Более того, многие устройства, подключенные к компьютеру (начиная с клавиатуры и заканчивая любыми внешними устройствами), Linux представляет как файлы (так называемые специальные файлы). В Linux определено несколько различных типов файлов. В основном пользователь имеет дело с файлами трех типов: обычными файлами, предназначенными для хранения данных, каталогами и файлами-ссылками. Система файлов: каталоги Файловая система имеет иерархическую структуру. Linux может работать с различными типами файловых систем. В этой работе будут описаны возможности файловой системы Ext3fs. В файловой системe Ext3fs каждый каталог - это отдельный файл особого типа ("d", от англ. "directory"), отличающийся от обычного файлас данными: в нем могут содержаться только ссылки на другие файлыикаталоги. Допустимые имена файлов и каталогов Linux всегда различает заглавные и строчные буквы в именах файлов и каталогов, поэтому "student", "Student" и "STUDENT" будут тремя разными именами. Есть несколько символов, допустимых в именах файлов и каталогов, которые нужно использовать с осторожностью. Это спецсимволы "*", "\", "&", "<", ">", ";", "(", ")", "|", а также символы пробела и табуляции. Кодировки и раcширения В Linux в именах файлов и каталогов допустимо использовать не только символы латинского алфавита, но и любые символы любого языка. В файловой системеLinux нет никаких предписаний по поводу расширения: в имени файла может быть любое количество точек (в том числе ни одной), а после последней точки может стоять любое количество символов. Хотя расширения не обязательны, они широко используются: расширение позволяет программе, не открывая файл, только по его имени определить, какого типа данные в нем содержатся. Определить тип содержимого файла можно и на основании самих данных (сигнатур). Многие форматы предусматривают указание в начале файла, как следует интерпретировать дальнейшую информацию. 2 В Linux есть утилита file, которая предназначена для определения типа содержащихся в файле данных. Эта утилита никогда не доверяет расширению файла (если оно присутствует), а анализирует сами данные. file различает не только разные данные, но и разные типы файлов. 1.1 Дерево каталогов В большинстве современных файловых систем используется иерархическая модель организации данных: существует один каталог, объединяющий все данные в файловой системе - это "корень" всей файловой системы, корневой каталог. Корневой каталог может содержать любые объекты файловой системы, и в частности, подкаталоги. Подкаталоги также могут содержать любые объекты файловой системы и подкаталоги и т. д. Таким образом, все, что записано на диске - файлы, каталоги и специальные файлы - обязательно "принадлежит" корневому каталогу: либо непосредственно (содержится в нем), либо на некотором уровне вложенности. Структуру файловой системы можно представить наглядно в виде дерева, "корнем" которого является корневой каталог, а в вершинах расположены все остальные каталоги. На рис. 1 изображено дерево каталогов, курсивом обозначены имена файлов, прямым начертанием - имена каталогов. Рис. 1. Дерево каталогов в ext3fs В любой файловой системе Linux всегда есть только один корневой каталог, который называется "/". Пользователь Linux всегда работает с единым деревом каталогов, даже если разные данные расположены на разных носителях: жестких или сетевых дисках, съемных дисках, CD-ROM и т. п. Такое представление отличается от технологии, применяемой в Windows, где для каждого устройства, на котором есть файловая система, используется свой корневой каталог, обозначенный литерой, например "a", "c", "d" и т. д. Для того чтобы отключать и подключать файловые системы на разных устройствах в состав одного общего дерева, используются процедуры монтирования и размонтирования. После того, как файловые 3 системы на разных носителях подключены к общему дереву, содержащиеся на них данные доступны так, как если бы все они составляли единую файловую систему: пользователь может даже не знать, на каком устройстве какие файлы хранятся. Положение любого каталога в дереве каталогов описывается при помощи полного пути. Полный путь всегда начинается от корневого каталога и состоит из перечисления всех вершин, встретившихся при движении по ветвям дерева до искомого каталога включительно. Названия соседних вершин разделяются символом "/" ("слэш"). В Linux полный путь, например, до каталога "methody" в файловой системе, приведенной на рис. 1, записывается следующим образом /home/methody. 1.2 Размещение компонентов системы: стандарт FHS Фрагмент дерева каталогов типичной файловой системы Linux приведен на рис. 1. Утилита ls выведет список всего, что в этом каталоге содержится. Пример 1. Стандартные каталоги в / . Использование утилиты ls [student@localhost ]$ ls / bin dev home lost+fount misc net proc tmp var boot etc lib sbin usr В примере 1 утилита ls вывела список подкаталогов корневого каталога. Этот список будет примерно таким же в любом дистрибутиве Linux. В корневом каталоге Linux-системы обычно находятся только подкаталоги со стандартными именами. Более того, не только имена, но и тип данных, которые могут попасть в тот или иной каталог, также регламентированы стандартом Filesystem Hierarchy Standard ("стандартная структура файловых систем"). Краткое описание стандартной иерархии каталогов Linux можно получить, выполнив команду man hier. Полный текст и последнюю редакцию стандарта FHS можно прочесть по адресу http://www.pathname.com/fhs/ Содержимое подкаталоговкорневого каталога. /bin Название этого каталога происходит от слова "binaries" ("двоичные", "исполняемые"). В этом каталоге находятся исполняемые файлы самых необходимых утилит, которые могут понадобиться системному администратору или другим пользователям. /boot "Boot" - загрузка системы. В этом каталоге находятся файлы, необходимые для загрузки ядра - и, обычно, само ядро. Пользователю практически никогда не требуется непосредственно работать с этими файлами. 4 /dev В этом каталоге находятся все имеющиеся в системе файлы особого типа, предназначенные для обращения к различным системным ресурсам и устройствам. Например, файлы /dev/ttyN соответствуют виртуальным консолям, где N - номер виртуальной консоли. Данные, введенные пользователем на первой виртуальной консоли, система считывает из файла /dev/tty1; в этот же файл записываются данные, которые нужно вывести пользователю на эту консоль. В специаьных файлах в действительности не хранятся никакие данные, при их помощи данные передаются. /etc Каталог для системных конфигурационных файлов. Здесь хранится информация о специфических настройках данной системы: информация о зарегистрированных пользователях, доступных ресурсах, настройках различных программ. /home Здесь расположены каталоги, принадлежащие пользователям системы - домашние каталоги, отсюда и название "home". Отделение всех файлов, создаваемых пользователями, от прочих системных файлов дает очевидное преимущество: серьезное повреждение системы или необходимость обновления не затронет пользовательских файлов. /lib Название этого каталога - сокращение от "libraries" (англ. "библиотеки"). Чтобы не включать эти функции в текст каждой программы, используются стандартные функции библиотек - это значительно экономит место на диске и упрощает написание программ. В этом каталоге содержатся библиотеки, необходимые для работы наиболее важных системных утилит, размещенных в /bin и /sbin /mnt Каталог для монтирования (от англ. "mount") - временного подключения файловых систем, например, на съемных носителях (CD-ROM и др.). /proc В этом каталоге все файлы "виртуальные" - они располагаются не на диске, а в оперативной памяти. В этих файлах содержится информация о программах (процессах), выполняемых в данный момент в системе. /root Домашний каталог администратора системы - пользователя root Смысл размещать его отдельно от домашних каталогов остальных пользователей состоит в том, что /home может располагаться на отдельном устройстве, которое не всегда доступно (например, на сетевом диске), а домашний каталог root должен присутствовать в любой ситуации. /sbin Каталог для важнейших системных утилит (название каталога - 5 сокращение от "system binaries"): в дополнение к утилитам /bin здесь находятся программы, необходимые для загрузки, резервного копирования, восстановления системы. Полномочия на исполнение этих программ есть только у системного администратора. /tmp Этот каталог предназначен для временных файлов: в таких файлах программы хранят необходимые для работы промежуточные данные. После завершения работы программы временные файлы теряют смысл и должны быть удалены. Обычно каталог /tmp очищается при каждой загрузке системы. /usr Здесь можно найти такие же подкаталоги bin , etc , lib , sbin , как и в корневом каталоге. Однако в корневой каталог попадают только утилиты, необходимые для загрузки и восстановления системы в аварийной ситуации - все остальные программы и данные располагаются в подкаталогах /usr . Этот раздел файловой системы может быть очень большим. /var Название этого каталога - сокращение от "variable" ("переменные" данные). Здесь размещаются те данные, которые создаются в процессе работы разными программами и предназначены для передачи другим программам и системам (очереди печати, электронной почты и др.) или для сведения системного администратора (системные журналы, содержащие протоколы работы системы). В отличие от каталога /tmp сюда попадают те данные, которые могут понадобиться после того, как создавшая их программа завершила работу. Стандарт FHS регламентирует не только перечисленные каталоги, но и их подкаталоги, а иногда даже приводит список конкретных файлов, которые должны присутствовать в определенных каталогах. Этот стандарт последовательно соблюдается во всех Linux-системах. Командная оболочка "знает", что исполняемые файлы располагаются в каталогах /bin, /usr/bin и т. д. - именно в этих каталогах она ищет исполняемый файлcat. Благодаря этому каждая вновь установленная в системе программа немедленно оказывается доступна пользователю из командной строки. Для этого не требуется ни перезагружать систему, ни запускать какие-либо процедуры - достаточно просто поместить исполняемый файл в один из соответствующих каталогов. Рекомендации стандарта по размещению файлов и каталогов основываются на принципе размещения файлов, которые по-разному используются в системе, в разных подкаталогах. По типу использования файлы можно разделить на следующие группы: пользовательские/системные файлы Пользовательские файлы - это все файлы, созданные пользователем 6 и не принадлежащие ни одному из компонентов системы. изменяющиеся/неизменные файлы К неизмененным файлам относятся все статические компоненты программного обеспечения: библиотеки, исполняемые файлы и т. д. - все, что не изменяется само без вмешательства системного администратора. Изменяющиеся файлы изменяются без вмешательства человека в процессе работы системы: системные журналы, очереди печати и пр. Выделение неизменных файлов в отдельную структуру (например, /usr) позволяет использовать соответствующую часть файловой системы в режиме "только чтение", что уменьшает вероятность случайного повреждения данных и позволяет применять для хранения этой части файловой системыCD-ROM и другие носители, доступные только для чтения. разделяемые/неразделяемые файлы Это разграничение становится полезным, если речь идет о сети, в которой работает несколько компьютеров. Значительная часть информации при этом может храниться на одном из компьютеров и использоваться всеми остальными по сети (к такой информации относятся, например, многие программы и домашние каталоги пользователей). Однако часть файловнельзяразделять между системами (например, файлы для начальной загрузки системы). Полный путь к каталогу формально ничем не отличается от пути к файлу, т. е. по полному путинельзя сказать наверняка, является его последний элемент файломили каталогом. Чтобы отличать путь к каталогу, иногда используют запись с символом "/" в конце пути, например "/home/student/". 1.3 Текущий каталог Каждая выполняемая программа "работает" в строго определенном каталоге файловой системы. Такой каталог называется текущим каталогом. Можно представлять, что программа во время работы "находится" именно в этом каталоге, это ее "рабочее место". В зависимости от текущего каталога поведение программы может меняться: зачастую программа будет по умолчанию работать с файлами, расположенными именно в текущем каталоге - до них она "дотянется" в первую очередь. Текущий каталог есть у любой программы, в том числе и у командной оболочки (shell) пользователя. Поскольку пользователь взаимодействует с системой через командную оболочку, можно говорить о том, что пользователь "находится" в том каталоге, который в данный момент является текущим каталогом его команднойоболочки. Все команды, выполняемые пользователем при помощи shell, наследуют текущий каталог shell, т. е. "работают" в том же каталоге. По этой причине пользователю важно знать текущий каталог shell. Для этого 7 служит утилита pwd : Команда pwd (print working directory) возвращает полный путь текущего каталога командной оболочки - естественно, именно той командной оболочки, при помощи которой была выполнена команда pwd Почти все утилиты по умолчанию читают и создают файлы в текущем каталоге. Например, утилита cat (concatenation – конкатенация) - выводит на экран содержимое файла " text ": [student@localhost student]$ cat text В действительности, командная оболочка, прежде чем передавать параметр " text " (имя файла) утилите cat , подставляет значение текущего каталога - получается полный путь к этому файлу в файловой системе: " /home/student/text ". Содержимое данного файла утилита cat выведет на экран. Относительный путь(relative path) - путь к объекту файловой системы, не начинающийся в корневом каталоге. Для каждого процесса Linux определен текущий каталог, с которого система начинает относительный путь при выполнении файловых операций. Относительный путь строится точно так же, как и полный - перечислением через " / " всех названий каталогов, встретившихся при движении к искомому каталогу или файлу. Между полным и относительным путем есть только одно существенное различие: относительный путь начинается от текущего каталога, в то время как полный путь всегда начинается от корневого каталога. Относительный путь любого файла или каталога в файловой системе может иметь любую конфигурацию - чтобы добраться до искомого файла, можно двигаться как по направлению к корневому каталогу, так и от него. Linux различает полный и oтносительный пути очень просто: если имя объекта начинается на " / " - это полный путь, в любом другом случае - относительный. Отделить путь к файлу от его имени можно с помощью команд dirname и basename соответственно. 1.4 Домашний каталог В Linux у каждого пользователя обязательно есть собственный каталог, который и становится текущим сразу после регистрации в системе - домашний каталог. Домашний каталог(home directory) - это каталог, предназначенный для хранения собственных данных пользователя Linux. Как правило, является текущим непосредственно после регистрации пользователя в системе. Полный путь к домашнему каталогу хранится в переменной окружения HOME . Имя домашнего каталога Поскольку каждый пользователь располагает собственным 8 каталогом и по умолчанию работает в нем, решается задача разделения файлов разных пользователей. Обычно доступ других пользователей к чужому домашнему каталогу ограничен: наиболее типична ситуация, когда пользователи могут читать содержимое файлов друг друга, но не имеют права их изменять или удалять. 1.5 Информация о содержимом каталога – утилита ls Чтобы иметь возможность ориентироваться в файловой системе, нужно знать, что содержится в каждом каталоге. Просмотреть содержимое любого каталога можно при помощи утилиты ls (сокращение от англ. "list" - "список"): Команда ls без параметров выводит список файлов и каталогов, содержащихся в текущем каталоге. Утилита ls принимает один параметр - имя каталога, содержимое которого нужно вывести. Имя может быть задано любым доступным способом: в виде полного или относительного пути. Кроме параметра, утилита ls может использовать множество ключей, которые нужны для того, чтобы выводить дополнительную информацию о файлах в каталогеили выводить список файлов выборочно. Чтобы узнать обо всех возможностях ls , нужно прочесть руководство по этой утилите с помощью команды man ls Ключ –F используется, чтобы отличать файлы от каталогов. При наличии этого ключа ls в конце имени каждого каталога ставит символ "/", чтобы показать, что в нем может содержаться что-то еще. Утилита ls по умолчанию не выводит информацию об объектах, чье имя начинается с " " - в том числе о " " и " ". Для того чтобы посмотреть полный список содержимого каталога, и используется ключ " -a " (all). Как правило, с " " начинаются имена конфигурационных файлов и конфигурационных каталогов (вроде .bashrc ), работа с которыми (т. е. |