第二章文件系统 ¶

文件系统层次标准（Filesystem Hierarchy Standard, FHS），它是Linux 标准库（Linux Standards Base, LSB）规范的一部分。

根目录/指文件系统树的最高层。根分区在系统启动时首先挂载。系统启动时运行的所有程序都必须在此分区中。

1.主要目录 ¶

以下目录必须在根分区中：

/bin - 用户基本程序。
包含未挂载其他文件系统时所需的可执行文件。例如，系统启动、处理文件和配置所需的程序。
不能关联到独立分区，操作系统启动即会调用的程序。
/bin/bash - bash脚本处理
/bin/cat - 显示文件内容
/bin/cp - 拷贝文件
/bin/dd - 拷贝文件（基于字节byte）
/bin/gzip - 压缩文件
/bin/mount - 挂载文件系统
/bin/rm - 删除文件
/bin/vi - 文件编辑
/sbin - 系统基本程序。
包含基本系统管理的程序。
默认是root用户有权限执行，因此它不在常规用户路径中。
不能关联到独立分区，操作系统启动即会调用的程序
一些重要管理程序：
- /sbin/fdisk* - 管理硬盘分区
- /sbin/fsck* - 文件系统检查。不能在运行的系统上面直接执行fsck，损坏根文件系统，执行前需要umount。
- /sbin/mkfs - 创建文件系统
- /sbin/shutdown - 关闭系统
/dev - 设备文件
以太网卡是内核模块，其他硬件都以设备dev的方式展现。
应用程序读取和写入这些文件以操作使用硬件组件。
两种类型设备文件：
- 字符设备（Character-oriented）– 序列设备（打印机，磁带机，鼠标等）
- 块设备（Block-oriented）– 硬盘，DVD等
与设备驱动程序的连接通过内核中称为主设备号的通道实现。
过去，这些文件是使用mknod命令手动创建的。现在当内核发现设备时，它们会由udev自动创建。
一些重要的设备文件：
- Null设备: - /dev/null
- Zero设备: - /dev/zero
- 系统终端: - /dev/console
- 虚拟终端: - /dev/tty1
- 串行端口 - /dev/ttyS0
- 并行端口: - /dev/lp0
- 软盘驱动器: - /dev/fd0
- 硬盘驱动器: - /dev/sda
- 硬盘分区: - /dev/sda1
- CD-ROM驱动器: - /dev/scd0
/etc - 配置文件
存放系统和服务的配置文件。
大部分都是ASCII文件
普通用户可以默认读取其中的大部分内容。这会带来一个潜在的全问题，因为其中一些文件包含密码，因此重要的是要确保这些文件只能由root用户读取。
根据FHS标准，此处不能放置任何可执行文件，但子目录可能包含shell脚本。
几乎每个已安装的服务在/etc或其子目录中至少有一个配置文件。
一些重要的配置文件:
- /etc/os-release - 系统版本信息
- /etc/DIR_COLORS - ls命令中的颜色配置信息（openSUSE和Rocky）
- /etc/fstab - 配置要挂载的文件系统
- /etc/profile - Shell登录脚本
- /etc/passwd - 用户信息集合（不含密码）
- /etc/shadow - 密码和相关信息
- /etc/group - 用户组信息集合
- /etc/cups/* - 用于CUPS打印系统（CUPS=Common UNIX Printing System）
- /etc/hosts - 主机名机器IP地址
- /etc/motd - 登录后显示的欢迎信息
- /etc/issue - 登录前显示的欢迎信息
- /etc/sysconfig/* - 系统配置文件
/lib - 库（Libraries）
许多程序都具有一些通用功能。这些通用功能可以保存在共享库中。
共享库中文件的扩展名是.so。
目录/lib包含的共享库文件主要是被/bin和/sbin目录包含的程序所调用。
目录/lib的子目录包含一些额外需要的共享库。
内核模块存储在目录/lib/modules。
/lib64 - 64位共享库（64-Bit Libraries），类似目录/lib。
这个目录因系统架构不同而不同。
一些系统支持不同的二进制格式并保留同一个共享库的不同版本。
/usr - 包含应用程序、图形界面文件、库、本地程序、文档等。
/usr 即 Unix System Resources. 例如：
/usr/X11R6/ - X Window 系统文件
/usr/bin/ - 几乎包含所有可执行文件
/usr/lib/ - 包含库和应用程序
/usr/lib64/ - 包含64位库和应用程序
/usr/include/ - 包含C程序的头文件（head file）
/usr/local/ - 包含本地安装程序。这个目录下的内容不会被系统升级所覆盖。下面3个目录在初始安装后是空的。
- /usr/local/bin-
- /usr/local/sbin-
- /usr/local/lib-
/usr/sbin/ - 系统管理程序
/usr/src/ - 内核和应用程序的源代码
- /usr/src/linux-
/usr/share/ - 结构化独立数据
- /usr/share/doc/ - 文档
- /usr/share/man/ - man命令使用的内容
/opt - 第三方应用程序目录
各发行版包含的应用程序一般存储在目录/usr/lib/。
各发行版可选程序，或第三方应用程序则存储在目录/opt。
在安装时，会为每个应用程序的文件创建一个目录，其中包含应用程序的名称。比如：
- /opt/novell-
/boot - 引导目录
/boot/grub2 - 包含GRUB2的静态引导加载程序文件（GRUB = Grand Unified Boot Loader）。
包含以链接 vmlinuz 和 initrd 标识的内核和 initrd 文件。
/root - 管理员的主目录（home directory）。
root用户的主目录。其他用户的主目录是在目录/home下。
root用户的登录环境配置保存至/root分区中。
/home - 用户主目录
每个系统用户都有一个分配的文件区域，该文件区域在登录后成为当前工作目录。默认情况下，它们存在于/home中。
/home中的文件和目录可以位于单独的分区中，也可以位于网络上的另一台计算机上。
用户配置信息和配置文件（user profile and configuration files）主要有：
- .profile - 用户私有登录脚本
- .bashrc - bash的配置文件
- .bash_history - bash环境下保持命令历史记录
run - 应用程序状态文件
为应用程序提供了一个标准位置来存储它们需要的临时文件，例如套接字和进程ID。这些文件不能存储在/tmp中，因为/tmp中的文件可能会被删除。
/run/media/<user>/* - 可移动设备的挂载点，例如：
- /run/media/media_name/
- /run/media/cdrom/-
- /run/media/dvd/-
- /run/media/usbdisk/-
/mnt - 文件系统临时挂载点
用于挂载临时使用的文件系统的目录。
文件系统使用 mount 命令挂载，使用 umount 命令删除。
子目录默认不存在，也不会自动创建。
/srv - 服务数据目录
存放各种服务的数据，比如：
- /srv/www - 用于存放 Apache Web Server 的数据
- /srv/ftp - 用于存放 FTP server 的数据
/var - 可变文件（Variable Files）
在系统运行过程中会被修改的文件
Important subdirectories:
- /var/lib/ - 可变库文件，应用程序状态信息数据
- /var/log/ - 日志文件
- /var/run/ - 运行中的进程的信息
- /var/lock/ - 多用户访问时的锁文件
- /var/cache- 应用程序缓存数据目录
- /var/opt - 专为/opt下的应用程序存储可变数据
- /var/mail-
- /var/spool/ - 应用程序数据池，比如：打印机，邮件
- /var/spool/mail-
- /var/spool/cron-
/tmp - 临时文件
程序在运行时创建临时文件的位置
/proc - 进程文件
虚拟文件系统，不占空间，大小始终为零，保持当前进程的状态信息
包含有关各个进程的信息的目录，根据进程的 PID 号命名
有些值可以临时在线更改生效，但重启后丢失
- /proc/cpuinfo/ - Processor information
- /proc/dma/ - Use of DMA ports
- /proc/interrupts/ - Use of interrupts
- /proc/ioports/ - Use of I/O ports
- /proc/filesystems/ - File system formats the kernel knows
- /proc/modules/ - Active modules
- /proc/mounts/ - Mounted file systems
- /proc/net/* - Network information and statistics
- /proc/partitions/ - Existing partitions
- /proc/bus/pci/ - Connected PCI devices
- /proc/bus/scsi/ - Connected SCSI devices
- /proc/sys/* - System and kernel information
- /proc/version - Kernel version
/sys - 系统信息目录
虚拟文件系统，仅存在于内存中，文件大小为零。主要提供如下信息：
- 硬件总线（hardware buses）
- 硬件设备（hardware devices）
- 有源设备（active devices）
- 驱动程序（drivers）

2.文件操作命令 ¶

2.1.显示当前工作目录 ¶

pwd命令（print working directory）:

-L: 显示链接路径
-P：显示真实物理路径

2.2.相对和绝对路径 ¶

对于绝对路径/etc/firewalld/policies，可以通过下面命令得到该路径的基名policies和目录名/etc/firewalld。

basename /etc/firewalld/policies
dirname /etc/firewalld/policies

2.3.更改目录 ¶

.指当前目录，即pwd命令所返回的目录。

..指当前目录的上一级目录，及当前目录的父目录。

切换至父目录：cd ..
切换至当前用户主目录：cd ~
切换至上次工作目录：cd -
echo $PWD：当前工作目录
echo $OLDPWD：上次工作目录

2.4.列出目录内容 ¶

ls命令：

-a 显示所有文件及目录 (. 开头的隐藏文件也会列出)
-A 同 -a ，但不列出 . (目前目录) 及 .. (父目录)
-l 除文件名称外，亦将文件型态、权限、拥有者、文件大小等资讯详细列出
-r 将文件以相反次序显示(原定依英文字母次序)
-t 将文件依建立时间之先后次序列出
-F 在列出的文件名称后加一符号；例如可执行档则加 "*", 目录则加 "/"
-R 递归列出子目录
-S 按文件大小排序，从大到小
-1 按一个文件一行列出
-t 按文件时间排序，最新的在前
-U 不排序输出，按目录存放顺序列出
-u 配合-lt，按访问时间排序并显示；配合-l，显示访问时间并按名称排序；否则按访问时间排序，最新的在前
-X 按文件扩展名字母顺序排序输出
-F 对不同类型文件显示时附加不同的符号，* / = > @ |之一

ls命令查看不同文件是的颜色，由/etc/DIR_COLORS和变量@LS_COLORS定义。

2.5.文件状态stat ¶

每个文件有三个时间戳：

访问时间 Access Time atime : 读取文件内容。
修改时间 Modify Time mtime : 改变文件内容（数据）。
改变时间 Change Time ctime : 元数据发生改变。

读取三个时间戳的命令stat：

stat /etc/fstab

输出结果：

  File: /etc/fstab
  Size: 927             Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: 30h/48d Inode: 263         Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2022-10-31 10:26:34.987466959 +0800
Modify: 2022-06-24 14:50:24.387992912 +0800
Change: 2022-06-24 14:50:24.387992912 +0800
 Birth: 2022-06-24 14:50:23.755992937 +0800

2.6.确定文件类型 ¶

命令file检查文件类型。

-b：列出辨识结果时，不显示文件名称。
-c：详细显示指令执行过程，便于排错或分析程序执行的情形。
-f <名称文件>：指定名称文件，其内容有一个或多个文件名称时，让file依序辨识这些文件，格式为每列一个文件名称。
-L：直接显示符号连接所指向的文件的类别。
-v：显示版本信息。
-z：尝试去解读压缩文件的内容。

编辑文件list.txt包含一下内容：

/etc/
/bin
/etc/issue

运行命令file -f list.txt，结果如下：

/etc/:      directory
/bin:       directory
/etc/issue: symbolic link to ../run/issue

2.7.文件编码转换 ¶

iconv命令用于将一种编码中的某些文本转换为另一种编码。如果没有提供输入文件，则它从标准输入中读取。同样，如果没有给出输出文件，那么它会写入标准输出。如果没有提供 from-encoding 或 to-encoding，则它使用当前本地的字符编码。

将文本从 ISO 8859-15 字符编码转换为 UTF-8，读入input.txt，输出output.txt。

iconv -f ISO-8859-15 -t UTF-8 < input.txt > output.txt

从 UTF-8 转换为 ASCII，尽可能进行音译（transliterating）：

echo abc ß α € àḃç | iconv -f UTF-8 -t ASCII//TRANSLIT

运行结果：

abc ss ? EUR abc

2.8.通配符 ¶

通配符，指包含这些字符的字符串

? ：表示任意一个字符
* ：表示任意长度的任意字符
[] ：匹配指定范围内任意一个字符
[abcd]：匹配abcd中的任何一个字符
[a-z]：匹配范围a到z内任意一个字符
[!abcd]：不匹配括号里面任何一个字符
{} ：表示生成序列，以逗号分割，不能有空格

示例：

$ touch file_{a..z}.txt
$ touch file_{A..Z}.txt

$ ls
file_a.txt  file_C.txt  file_f.txt  file_H.txt  file_k.txt  file_M.txt  file_p.txt  file_R.txt  file_u.txt  file_W.txt  file_z.txt
file_A.txt  file_d.txt  file_F.txt  file_i.txt  file_K.txt  file_n.txt  file_P.txt  file_s.txt  file_U.txt  file_x.txt  file_Z.txt
file_b.txt  file_D.txt  file_g.txt  file_I.txt  file_l.txt  file_N.txt  file_q.txt  file_S.txt  file_v.txt  file_X.txt
file_B.txt  file_e.txt  file_G.txt  file_j.txt  file_L.txt  file_o.txt  file_Q.txt  file_t.txt  file_V.txt  file_y.txt
file_c.txt  file_E.txt  file_h.txt  file_J.txt  file_m.txt  file_O.txt  file_r.txt  file_T.txt  file_w.txt  file_Y.txt

$ ls file_[a..d].*
file_a.txt  file_d.txt

$ ls file_[a...d].*
file_a.txt  file_d.txt

$ ls file_[ad].*
file_a.txt  file_d.txt

$ ls file_[a-c].*
file_a.txt  file_A.txt  file_b.txt  file_B.txt  file_c.txt

$ ls file_[a-C].*
file_a.txt  file_A.txt  file_b.txt  file_B.txt  file_c.txt  file_C.txt

$ ls file_[!d-W].*
file_a.txt  file_b.txt  file_c.txt  file_x.txt  file_y.txt  file_z.txt
file_A.txt  file_B.txt  file_C.txt  file_X.txt  file_Y.txt  file_Z.txt

比较有无*的区别：

$ ls -a *
file_a.txt  file_D.txt  file_h.txt  file_K.txt  file_o.txt  file_R.txt  file_v.txt  file_Y.txt
file_A.txt  file_e.txt  file_H.txt  file_l.txt  file_O.txt  file_s.txt  file_V.txt  file_z.txt
file_b.txt  file_E.txt  file_i.txt  file_L.txt  file_p.txt  file_S.txt  file_w.txt  file_Z.txt
file_B.txt  file_f.txt  file_I.txt  file_m.txt  file_P.txt  file_t.txt  file_W.txt
file_c.txt  file_F.txt  file_j.txt  file_M.txt  file_q.txt  file_T.txt  file_x.txt
file_C.txt  file_g.txt  file_J.txt  file_n.txt  file_Q.txt  file_u.txt  file_X.txt
file_d.txt  file_G.txt  file_k.txt  file_N.txt  file_r.txt  file_U.txt  file_y.txt

$ ls -a
.           file_C.txt  file_g.txt  file_J.txt  file_n.txt  file_Q.txt  file_u.txt  file_X.txt
..          file_d.txt  file_G.txt  file_k.txt  file_N.txt  file_r.txt  file_U.txt  file_y.txt
file_a.txt  file_D.txt  file_h.txt  file_K.txt  file_o.txt  file_R.txt  file_v.txt  file_Y.txt
file_A.txt  file_e.txt  file_H.txt  file_l.txt  file_O.txt  file_s.txt  file_V.txt  file_z.txt
file_b.txt  file_E.txt  file_i.txt  file_L.txt  file_p.txt  file_S.txt  file_w.txt  file_Z.txt
file_B.txt  file_f.txt  file_I.txt  file_m.txt  file_P.txt  file_t.txt  file_W.txt
file_c.txt  file_F.txt  file_j.txt  file_M.txt  file_q.txt  file_T.txt  file_x.txt

2.9.字符集 ¶

[:alpha:]：表示所有的字母（不区分大小写），效果同[a-z]
[:digit:]：表示任意单个数字，效果同[0-9]
[:xdigit:]：表示十六进制数字
[:lower:]：表示任意单个小写字母
[:upper:]：表示任意单个大写字母
[:alnum:]：表示任意单个字母或数字
[:blank:]：表示空白字符（空格和制表符）
[:space:]：表示包括空格、制表符（水平和垂直）、换行符、回车符等各种类型的空白，比[:blank:]范围更广
[:cntrl:]：表示不可打印的控制字符（退格、删除、警铃等）
[:graph:]：表示可打印的非空白字符
[:print:]：表示可打印字符
[:punct:]：表示标点符号

举例：

ls -d [[:alpha:]]即ls -d [a-Z]：显示当前目录下所有单个字母的目录和文件
ls -d *[[:digit:]]即ls -d *[0-9]：显示当前目录下所有以数字结尾的目录和文件
ls [[:lower:]].txt：显示当前目录下所有以单个小写字母为名的.txt格式的文件
ls -d [[:alnum:]]：显示当前目录下所有单个字母（不区分大小写）或数字为名的目录或文件

2.10.特殊符号 ¶

| ：管道符，或者（正则）
> ：输出重定向
>> ：输出追加重定向
< ：输入重定向
<< ：追加输入重定向
~ ：当前用户家目录
$() ：引用命令被执行后的结果
$ ：以...结尾（正则）
^ ：以...开头（正则）
* ：匹配全部字符，通配符
? ：任意一个字符，通配符
# ：注释
& ：让程序或脚本切换到后台执行
&& ：并且，同时成立
[] ：表示一个范围（正则，通配符）
{} ：产生一个序列（通配符）
. ：当前目录的硬链接
.. ：上级目录的硬链接

2.11.刷新文件时间`touch` ¶

touch命令可以创建空文件，也可以刷新文件时间。参数如下：

-a：仅改变atime和ctime
-m：仅改变mtime和ctime
-t [[CC]YY]MMDDhhmm[.ss]：指定atime和mtime
-c：如果文件不存在，则不创建

$ touch file1
$ touch file2

$ ll
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 5 Nov  8 20:49 file1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 0 Nov  8 20:28 file2

创建文件file-non.log，如果不存在则不创建。

touch -c file-non.log

更新file1的时间和file2一致。

$ touch -r file1 file2

$ ll
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 5 Nov  8 20:49 file1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 0 Nov  8 20:49 file2

指定file2的时间。202210012135.25代表YYYYMMDDHHMM.SS。

$ touch -t 202210012135.25 file2

$ ll
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 5 Nov  8 20:49 file1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 0 Oct  1 21:35 file2

$ stat file2
  File: file2
  Size: 0               Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: fd02h/64770d    Inode: 140         Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/ vagrant)   Gid: (   10/   wheel)
Context: unconfined_u:object_r:user_home_t:s0
Access: 2022-10-01 21:35:25.000000000 +0800
Modify: 2022-10-01 21:35:25.000000000 +0800
Change: 2022-11-08 20:56:18.306315887 +0800
 Birth: 2022-11-08 20:28:37.809551441 +0800

2.12.复制文件和目录`cp` ¶

cp命令：Copy SOURCE to DEST, or multiple SOURCE(s) to DIRECTORY.

常用参数：

-a：归档，相当于-dR --preserv=all参数组合，常用于备份。
-d：不复制原文件，只复制链接名。相当于--no-dereference --preserve=links参数组合。
-f：覆盖已经存在的目标文件。
-i：覆盖目标文件之前给出提示。
-p：除复制文件的内容外，也复制文件权限，时间戳，属主属组。相当于--preserve=mode,ownership,timestamps。
-r, -R, --recursive：递归复制目录所包含的全部内容。
-l：不复制文件，只是生成硬链接文件。

参数--preserv可选项：

mode：权限
ownership：属主属组
timestamp
links
xattr
context
all

创建测试目录。

cd ~
mkdir test

对比参数-p的差别。

$ cp /etc/issue ~/test/issue1
$ cp -p /etc/issue ~/test/issue1
$ sudo cp /etc/issue ~/test/issue3
$ sudo cp -p /etc/issue ~/test/issue4

$ ll ~/test
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 23 Nov  8 22:25 issue1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 23 Jul 21 01:10 issue2
-rw-r--r--. 1 root    root  23 Nov  8 22:43 issue3
-rw-r--r--. 1 root    root  23 Jul 21 01:10 issue4

$ ll /etc/issue
-rw-r--r--. 1 root root 23 Jul 21 01:10 /etc/issue

对比参数-r。

$ sudo cp /etc/sysconfig/ ~/test
cp: -r not specified; omitting directory '/etc/sysconfig/'

$ sudo cp -r /etc/sysconfig/ ~/test

$ tree -L 2 ~/test
/home/vagrant/test
├── issue1
├── issue2
├── issue3
├── issue4
└── sysconfig
    ├── anaconda
    ├── atd
    ├── chronyd
    ├── cpupower
    ├── crond
    ├── firewalld
    ├── irqbalance
    ├── kdump
    ├── kernel
    ├── man-db
    ├── network
    ├── network-scripts
    ├── nftables.conf
    ├── raid-check
    ├── rsyslog
    ├── run-parts
    ├── samba
    ├── selinux -> ../selinux/config
    ├── smartmontools
    └── sshd

参数-b，如果目标文件存在，复制前先将原文件复制并以~结尾。

$ ll /etc/motd
-rw-r--r--. 1 root root 0 Jun 23  2020 /etc/motd

$ ll ~/test/issue1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel 23 Nov  8 22:25 /home/vagrant/test/issue1

$ cp -b /etc/motd ~/test/issue
$ cp -b /etc/motd ~/test/issue1 

$ ll ~/test
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 23:00 issue
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 22:57 issue1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel   23 Nov  8 22:25 issue1~
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel   23 Jul 21 01:10 issue2
-rw-r--r--. 1 root    root    23 Nov  8 22:43 issue3
-rw-r--r--. 1 root    root    23 Jul 21 01:10 issue4
drwxr-xr-x. 3 root    root  4096 Nov  8 22:49 sysconfig

参数--backup=numbered会在复制原文件时加上数字序号，序号1代表原始的文件。

$ cp --backup=numbered /etc/motd ~/test/issue2
$ cp --backup=numbered /etc/motd ~/test/issue2
$ cp --backup=numbered /etc/motd ~/test/issue2

$ ll ~/test
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 23:00 issue
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 22:57 issue1
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel   23 Nov  8 22:25 issue1~
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 23:09 issue2
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel   23 Jul 21 01:10 issue2.~1~
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 23:09 issue2.~2~
-rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Nov  8 23:09 issue2.~3~
-rw-r--r--. 1 root    root    23 Nov  8 22:43 issue3
-rw-r--r--. 1 root    root    23 Jul 21 01:10 issue4
drwxr-xr-x. 3 root    root  4096 Nov  8 22:49 sysconfig

2.13.移动文件和目录`mv` ¶

mv命令。Rename SOURCE to DEST, or move SOURCE(s) to DIRECTORY.

常用参数：

-v：显示命令执行的信息。
-i：交互式，比如，重名覆盖时会提升是否确认。
-b：覆盖时创建备份。默认情况下，移动文件将会覆盖已存在的目标文件。

移动多个文件到某个目录。

mv file1 file2 file3 ~/dest
mv file* ~/dest

移动目录。

mv ~/test ~/dest/new/one/

重命名文件和目录。

mv file1 file2
mv ~/test ~/dest

2.14.重命名文件和目录`rename` ¶

rename命令。分为perl版本和C语言版本。区分方法: rename --version。如果返回结果中包含 util-linux，说明是C语言版本, 反之是Perl版本。 openSUSE和Rocy是C语言版本，Ubuntu是Perl版本。

举例：修改当前目录所有扩展名为s的文件改为扩展名为gz。

$ touch file{1..3}.s

$ rename -v '.s' '.gz' *.s
$ rename -v ".s" ".gz" *.s
`file1.txt' -> `file1.html'
`file2.txt' -> `file2.html'
`file3.txt' -> `file3.html'

在Ubuntu上完成同样任务，则需要使用正则。

rename -v "s/s/gz/g" *.s

2.15.删除文件`rm` ¶

rm命令。建议使用mv命令代替rm命令。

2.16.目录操作命令 ¶

创建目录：mkdir

删除空目录：rmdir

删除非空目录：rm -r

显示目录树：tree

2.17.练习 ¶

显示/etc目录下所有以l开头，以一个小写字母结尾，且中间出现至少一位数字的文件或目录列表。

ls -d /etc/l*[0-9]*[a-z]
ls -d /etc/l*[[:digit:]]*[[:lower:]]

如果无符合条件的记录返回，可以手工创建一个符合条件的文件和目录。

sudo touch /etc/lam4you
sudo mkdir /etc/lam5you

验证后删除。

sudo rm /etc/lam4you
sudo rm -rf /etc/lam5you

显示/etc目录下以任意一位数字开头，且以非数字结尾的文件或目录列表。

ls /etc/[0-9]*[!0-9]
ls /etc/[[:digit:]]*[^[:digit:]]

如果无符合条件的记录返回，可以手工创建一个符合条件的文件和目录。

sudo touch /etc/5am4yo.
sudo mkdir /etc/5am5yo.

验证后删除。

sudo rm /etc/5am4yo.
sudo rm -rf /etc/5am5yo.

显示/etc目录下以非字母开头，后面跟了一个字母及其它任意长度任意字符的文件或目录列表。

ls /etc/[!a-zA-Z][a-zA-Z]*
ls /etc/[^[:alpha:]][[:alpha:]]*

如果无符合条件的记录返回，可以手工创建一个符合条件的文件和目录。

sudo touch /etc/5Ato3
sudo mkdir /etc/6dog6

验证后删除。

sudo rm /etc/5Ato3
sudo rm -rf /etc/6dog6

显示/etc目录下，所有以rc开头，并后面是0-6之间的数字，其它为任意字符的文件或目录列表。

ls /etc/rc[0-6]*

如果无符合条件的记录返回，可以手工创建一个符合条件的文件和目录。

sudo touch /etc/rc5come
sudo mkdir /etc/rc0123

验证后删除。

sudo rm /etc/rc5come
sudo rm -rf /etc/rc0123

显示/etc目录下，所有以.conf结尾，且以m、n、r、p开头的文件或目录列表。

ls /etc/[mnrp]*.conf

只显示/root下的隐藏文件和目录列表。

ls .*

ls /etc/[^.]*/

将/etc目录下所有文件，备份到~/test/目录下，并要求子目录格式为backupYYYY-mm-dd，备份过程可见。

sudo cp -av /etc/ ~/test/backup`date +%F`
sudo cp -av /etc/ ~/test/backup`date +%F_%H-%M-%S`

创建目录~/testdir/dir1/x，~/testdir/dir1/y，~/testdir/dir1/x/a，~/testdir/dir1/x/b，~/testdir/dir1/y/a，~/testdir/dir1/y/b。

$ mkdir -p ~/testdir/dir1/{x,y}/{a,b}

$ tree ~/testdir/dir1/
/home/vagrant/testdir/dir1/
├── x
│   ├── a
│   └── b
└── y
  ├── a
  └── b

创建目录~/testdir/dir2/x，~/testdir/dir2/y，~/testdir/dir2/x/a，~/testdir/dir2/x/b。

$ mkdir -p ~/testdir/dir2/{x/{a,b},y}

$ tree ~/testdir/dir2/
/home/vagrant/testdir/dir2/
├── x
│   ├── a
│   └── b
└── y

创建目录~/testdir/dir3、~/testdir/dir4、~/testdir/dir5、~/testdir/dir5/dir6、~/testdir/dir5/dir7。

$ mkdir -p ~/testdir/dir{3,4,5/dir{6,7}}

$ tree ~/testdir
/home/vagrant/testdir
├── dir1
│   ├── x
│   │   ├── a
│   │   └── b
│   └── y
│       ├── a
│       └── b
├── dir2
│   ├── x
│   │   ├── a
│   │   └── b
│   └── y
├── dir3
├── dir4
└── dir5
 ├── dir6
 └── dir7

3.七种文件类型 ¶

普通文件（Normal Files）
ASCII 文本文件
可执行文件
图形文件
目录（Directories）
组织规划磁盘上的文件
包含文件和子目录
实现分层文件系统
链接（Links）
硬链接（Hard links）
- 磁盘上文件的辅助文件名
- 多个文件名引用单个inode
- 引用的文件必须存在于同一个文件系统中
符号链接（Symbolic links）
- 对磁盘上其他文件的引用
- inode包含对另一个文件名的引用
- 被引用的文件可以存在于同一个文件系统中，也可以存在于其他文件系统中
- 符号链接可以引用不存在的文件（断开的链接）
套接字Sockets - 用于进程之间的双向通信。
管道（Pipes）(FIFOs) - 用于从一个进程到另一个进程的单向通信。
块设备（Block Devices）
字符设备（Character Devices）

3.1.inode结构 ¶

文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做“扇区”（Sector）。每个扇区储存512字节（相当于0.5KB）。

操作系统读取硬盘的时候，不是一个一个扇区读取，而是一次性连续读取多个扇区，我们称为读取一个“块”（block）。

常见的block的大小是4KB（连续八个sector组成一个block）。

多个扇区组成的block是文件存取的*最小单位*。

文件数据储存在block中，文件的元信息，比如文件的创建者、创建日期、文大小等，存储在inode，即“索引节点”。

每一个文件都有对应的inode，里面包含了与该文件有关的一些信息。注意，除了文件名以外的其它文件信息，都存在inode之中。

inode包含文件的元信息主要有：

文件的字节数
文件拥有者的 User ID
文件的 Group ID
文件的读、写、执行权限
文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。
链接数，即有多少文件名指向这个inode
文件数据block的位置

查看inode信息的命令stat：

$ stat file1
  File: file1
  Size: 5               Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd02h/64770d    Inode: 143         Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/ vagrant)   Gid: (   10/   wheel)
Context: unconfined_u:object_r:user_home_t:s0
Access: 2022-11-08 20:49:26.019678244 +0800
Modify: 2022-11-08 20:49:26.019678244 +0800
Change: 2022-11-08 20:49:26.028678455 +0800
 Birth: 2022-11-08 20:49:26.019678244 +0800

格式化硬盘时，操作系统会自动将硬盘分成两个区域。一个是数据区，存放文件数据。另一个是inode区（inode table），存放inode所包含的文件的元信息。

每个inode节点的大小，一般是128字节或256字节。inode节点的总数，在格式化时就确定了，一般是每1KB或每2KB就设置一个inode。

假定一块1GB的硬盘，如果每个inode节点的大小为128字节，且每1KB就设置一个inode，则inode table的大小就会达到128MB，占整块硬盘的12.8%。

通过df命令查看每个硬盘分区的inode总数和已经使用的数量。由于每个文件都必须有一个inode，因此有可能发生inode已经用光，但是硬盘还未存满的情况，也就无法在硬盘上创建新文件。

$ df -i
Filesystem                         Inodes IUsed   IFree IUse% Mounted on
tmpfs                              497897   872  497025    1% /run
/dev/mapper/ubuntu--vg-ubuntu--lv 3211264 81473 3129791    3% /
tmpfs                              497897     1  497896    1% /dev/shm
tmpfs                              497897     3  497894    1% /run/lock
/dev/sda2                          131072   316  130756    1% /boot
tmpfs                               99579    25   99554    1% /run/user/1000

下面命令可以查看每个inode节点的大小：

$ sudo dumpe2fs -h /dev/sda2 | grep "Inode size"
dumpe2fs 1.46.5 (30-Dec-2021)
Inode size:               256

每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件，注意，不是通过文件名来识别不同文件。从操作系统角度看，文件名只是inode号码对一个别名。

用户通过文件名，打开某个文件的过程，操作系统分成三步完成：首先，系统找到这个文件名对应的inode号码。其次，通过inode号，获取inode信息。第三，通过inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。

通过ls -i命令，可以得到文件对应的inode号：

$ ls -i file1
143 file1

目录（directory）也是一种文件。打开目录，实际上就是打开目录文件。

目录文件的结构是由一个包含一系列目录项（dirent）的列表组成。每个目录项由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件名对应的inode号。

命令ls -i列出整个目录文件，即文件名和inode号：

$ ls -i
143 file1  140 file2  139 test

$ ls -il
143 -rw-r--r--. 1 vagrant wheel    5 Nov  8 20:49 file1
140 -rw-r--r--. 1 vagrant wheel    0 Oct  1 21:35 file2
139 drwxr-xr-x. 5 vagrant wheel 4096 Nov  9 22:00 test

3.2.链接类型 ¶

硬链接（Hard links）硬链接是存储卷上文件的目录引用或指针。文件名是存储在目录结构中的标签，目录结构指向文件数据。因此，可以将多个文件名与同一文件关联。通过不同的文件名访问时，所做的任何更改都是针对源文件数据。

符号链接（Symbolic links）: 符号链接包含一个文本字符串，操作系统将其解释为另一个文件或目录。它本身就是一个文件，可以独立于目标而存在。如果删除了符号链接，则其目标文件或目录不受影响。如果移动，重命名或删除目标文件或目录，则用于指向它的任何符号链接将继续存在，但指向的是一个不存在的文件。

仅当文件和链接文件位于同一文件系统（在同一分区上）时，才能使用硬链接，因为inode编号在同一文件系统中仅是唯一的。可以使用ln命令创建硬链接，指向已存在文件的inode，可以通过文件名或者硬链接名访问文件。

可以使用ln -s选项创建符号链接。一个符号链接会被分配一个单独的inode，并指向一个文件，所以可以明显区分符号链接文件和实际文件。

文件系统本质上是一个用于跟踪分区卷中的文件的数据库。对于普通文件，分配数据块以存储文件的数据，分配inode以指向数据块以及存储关于文件的元数据，然后将文件名分配给inode。硬链接是与现有inode关联的辅助文件名。对于符号链接，将为新的inode分配一个与之关联的新文件名，但inode引用另一个文件名而不是引用数据块。

查看文件名和inode之间关系的一个方法是使用ls -il命令。inode的典型大小为128位，数据块的大小范围可以是1k，2k，4k或更大，具体取决于文件系统类型。

软连接可以针对目录，硬连接只能针对文件。

硬链接相当于增加了一个登记项，使得原来的文件多了一个名字，至于inode都没变。所谓的登记项其实是目录文件中的一个条目(目录项)，使用hard link 是让多个不同的目录项指向同一个文件的inode，没有多余的内容需要存储在磁盘扇区中，所以hardlink不占用额外的空间。

符号链接有单独的inode，在inode中存放另一个文件的路径而不是文件数据，所以符号链接会占用额外的空间。

特征	硬链接	符号链接
本质	同一个文件	不是同一个文件
跨设备	不支持	支持
inode	相同	不同
链接数	创建硬链接，链接数会增加，删除则减少	创建或删除，链接数都不变
文件夹	不支持	支持
相对路径	原始文件的相对路径是相对于当前工作目录	原始文件的相对路径是相对于链接文件的相对路径
删除源文件	只是链接数减少，链接文件访问不受影响	链接文件将无法访问
文件类型	和源文件相同	链接文件，和源文件无关
文件大小	和源文件相同	源文件的路径的长度

3.3.设备文件 ¶

设备文件（Device File）表示硬件（网卡除外）。每个硬件都由一个设备文件表示。网卡是接口。

设备文件把内核驱动和物理硬件设备连接起来。内核驱动程序通过对设备文件进行读写（正确的格式）来实现对硬件的读写。

类型：

块设备（Block Devices）：块设备（通常）在512字节的大块中读取/写入信息。
字符设备（Character Devices）：字符设备以字符方式读取/写入信息。字符设备直接提供对硬件设备的无缓冲访问。
有时称为裸设备（raw devices）。（注意：裸设备被视为字符设备，不是块设备）
通过辅以不同选项，可以广泛而多样地应用和使用字符设备。
当内核发现设备时由操作系统udev自动创建。

3.4.练习 ¶

目标：以Rocky 9为例。

查看软/硬链接文件的特征。
查看目录结构。

可以通过下面命令得到当前系统的2级目录的结构。

tree -L 2 -d /

创建练习目录。

mkdir data
mkdir -p data/typelink
cd data

创建硬链接。注意：file、hardlinkfile1、hardlinkfile2 文件的链接位置的数值的变化)

echo "it's original file" > file
ln file hardlinkfile1
ln -s file symlinkfile1
ln -s file symlinkfile2

执行ls -l命令可以得到下面的结果：

-rw-r--r--. 2 vagrant wheel 19 Nov  1 10:42 file
-rw-r--r--. 2 vagrant wheel 19 Nov  1 10:42 hardlinkfile1
lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel  4 Nov  1 10:43 symlinkfile1 -> file
lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel  4 Nov  1 10:43 symlinkfile2 -> file

创建另外一个硬链接。

ln file hardlinkfile2

执行ls -l命令可以得到下面的结果：

-rw-r--r--. 3 vagrant wheel  19 Nov  1 10:42 file
-rw-r--r--. 3 vagrant wheel  19 Nov  1 10:42 hardlinkfile1
-rw-r--r--. 3 vagrant wheel  19 Nov  1 10:42 hardlinkfile2
lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel   4 Nov  1 10:43 symlinkfile1 -> file
lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel   4 Nov  1 10:43 symlinkfile2 -> file

修改file文件的内容。

echo "add oneline" >> file

通过命令cat file查看当前file的内容。

it's original file
add oneline

通过下面的命令，可以看到所以软/硬链接文件内容都更新了，和file文件更新后的内容保持一致。

cat hardlinkfile1
cat hardlinkfile2
cat symlinkfile1
cat symlinkfile2

对文件symlinkfile1再创建新的软连接。

ln -s symlinkfile1 symlinkfile1-1

通过命令ls -il查看现在的目录信息。

67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov  1 11:14 file
67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov  1 11:14 hardlinkfile1
67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov  1 11:14 hardlinkfile2
67274681 lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel  4 Nov  1 10:43 symlinkfile1 -> file
67274683 lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel 12 Nov  1 11:20 symlinkfile1-1 -> symlinkfile1
67274682 lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel  4 Nov  1 10:43 symlinkfile2 -> file

读取软链接文件的源文件信息

readlink symlinkfile1
readlink symlinkfile2

注意，对于symlinkfile1-1的情况有些不同。

readlink symlinkfile1-1

上面命令返回结果symlinkfile1仍然是一个符号链接文件。通过readlink -f可以直接定位真正的源文件。

readlink -f symlinkfile1-1

上面的返回结果/data/linktype/file是symlinkfile1-1真正的源文件。

cd ~
tree ./data

运行结果：

./data
├── file
├── hardlinkfile1
├── hardlinkfile2
├── symlinkfile1 -> file
├── symlinkfile1-1 -> symlinkfile1
├── symlinkfile2 -> file
└── typelink

tree -d ./data

运行结果：

./data
└── typelink

显示data目录下的文件和子目录，包含全目录：

tree -f ./data

运行结果：

./data
├── ./data/file
├── ./data/hardlinkfile1
├── ./data/hardlinkfile2
├── ./data/symlinkfile1 -> file
├── ./data/symlinkfile1-1 -> symlinkfile1
├── ./data/symlinkfile2 -> file
└── ./data/typelink

4.文件属性说明 ¶

执行命令ls -ihl，可以得到下面的输出结果（Rocky 9）。

67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov  1 11:14 file
67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov  1 11:14 hardlinkfile1
67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov  1 11:14 hardlinkfile2
67274681 lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel  4 Nov  1 10:43 symlinkfile1 -> file
67274683 lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel 12 Nov  1 11:20 symlinkfile1-1 -> symlinkfile1
67274682 lrwxrwxrwx. 1 vagrant wheel  4 Nov  1 10:43 symlinkfile2 -> file
33555262 drwxr-xr-x. 2 vagrant wheel  6 Nov  1 11:30 typelink

以67274680 -rw-r--r--. 3 vagrant wheel 31 Nov 1 11:14 file为例：

67274680: inode 索引节点编号。
-rw-r--r--：文件类型及权限
-：文件类型，例子中出现了三种，-，l和d。
- -：普通文件
- d：目录
- l：符号链接文件（link）
- b：块设备（block）
- c：字符设备（character）
- p：管道文件（pipe）
- s：套接字文件（socket）
rw-r--r--：文件权限，从左到右依次为：
- rw-：文件属主权限，例子中是vagrant。
- r--：文件属组的权限，例子中是wheel。
- r--：其他组的权限。
.：这个点表示文件带有SELinux的安全上下文（SELinux Contexts）。关闭SELinux，新创建的文件就不会再有这个点了。但是，以前创建的文件本来有这个点的还会显示这个点（虽然SELinux不起作用了）。
3：硬链接数，例子中file和hardlinkfile1和hardlinkfile2之间是硬链接，所以这三个文件的硬链接数都是3。
vagrant：文件属主
wheel：文件属组
31：文件或目录的大小
Nov 1 11:14：文件或目录的创建日期和时间
file：文件或目录名称

下面是命令ls -ihl在openSUSE和Ubuntu上的显示结果。

$ ls -ihl
233647 -rw-r--r-- 3 vagrant wheel 31 Nov  1 15:52 file
233647 -rw-r--r-- 3 vagrant wheel 31 Nov  1 15:52 hardlinkfile1
233647 -rw-r--r-- 3 vagrant wheel 31 Nov  1 15:52 hardlinkfile2
233648 lrwxrwxrwx 1 vagrant wheel  4 Nov  1 15:52 symlinkfile1 -> file
233650 lrwxrwxrwx 1 vagrant wheel 12 Nov  1 15:52 symlinkfile1-1 -> symlinkfile1
233649 lrwxrwxrwx 1 vagrant wheel  4 Nov  1 15:52 symlinkfile2 -> file
233646 drwxr-xr-x 1 vagrant wheel  0 Nov  1 15:51 typelink

5.标准输入输出 ¶

标准输入输出，即I/O，I/O的I是Input，O是output。

I：从外部设备输入到内存
O：从内存输出到外部设备

标准输入和标准输出是用于IO的，它们属于外部设备（逻辑上的外部设备），不是内存。

linux中一切设备皆是文件！因此标准输入和输出本质就是文件，外部设备以文件形式表现。

在Linux系统中，标准输入和标准输出对应的文件是/dev/stdin和/dev/stdout这两个文件。

从标准输入读，从逻辑上讲，就是打开/dev/stdin这个文件，并读入文件内容。输出到标准输出，从逻辑上讲，就是打开/dev/stdout这个文件，并把内容输出到这个文件里去。

这里强调的是“逻辑上”，因为/dev/stdin和/dev/stdout这2个文件本身不是设备文件。Linux中设备是文件，但是文件不一定是设备。因此，操作/dev/stdin和/dev/stdout`这2个文件，实际上是操作两个文件存放地址对应的设备文件。

通过下面命令可以看到标准输入输出文件的特点，他们虽然在/dev目录下，都是以l开头的链接文件，指向的是另一个文件的地址。

$ ls -l /dev/std*
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Nov 13 10:39 /dev/stderr -> /proc/self/fd/2
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Nov 13 10:39 /dev/stdin -> /proc/self/fd/0
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Nov 13 10:39 /dev/stdout -> /proc/self/fd/1

# Rocky
$ ll /proc/self/fd/
lrwx------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:38 0 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:38 1 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:38 2 -> /dev/pts/0
lr-x------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:38 3 -> /proc/1702/fd

# Ubuntu
$ ll /proc/self/fd/
lrwx------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 14:38 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 14:38 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 14:38 2 -> /dev/pts/0
lr-x------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 14:38 3 -> /proc/2062/fd/

# openSUSE
$ ll /proc/self/fd/*
ls: cannot access '/proc/self/fd/255': No such file or directory
ls: cannot access '/proc/self/fd/3': No such file or directory
lrwx------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:37 /proc/self/fd/0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:37 /proc/self/fd/1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 22:37 /proc/self/fd/2 -> /dev/pts/0

Linux进程默认会打开的三个文件：

标准输入/dev/stdin，描述符为 0，默认是键盘输入。
标准输出/dev/stdout，描述符为 1，默认是输出到屏幕。
标准输出/dev/stderr，描述符为 2，默认是输出到屏幕。

以Rocky为例，创建file.py文件。

$ cat > file.py <<EOF
import time
f = open('test.txt', 'r')
time.sleep(1000)
EOF

创建test.txt文件。

echo "hello" > test.txt

运行file.py程序。

python3 file.py

打开新的终端窗口，执行下面命令，得到python3这个程序运行的process ID。其中可以看到有一个来自文件test.txt被程序file.py打开（输入）。

$ pidof python3
1739 788

$ sudo ls -l /proc/788/fd/
lr-x------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 0 -> /dev/null
l-wx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 1 -> /dev/null
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 10 -> 'socket:[24677]'
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 11 -> 'socket:[24678]'
l-wx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 2 -> /dev/null
l-wx------. 1 root root 64 Nov 13 10:41 3 -> /var/log/firewalld
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 4 -> 'socket:[23421]'
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 5 -> 'anon_inode:[eventfd]'
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 6 -> 'socket:[24586]'
lr-x------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 7 -> anon_inode:inotify
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 8 -> 'anon_inode:[eventfd]'
lrwx------. 1 root root 64 Nov 13 23:00 9 -> '/memfd:libffi (deleted)'

$ sudo ls -l /proc/1739/fd/
lrwx------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:00 0 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:00 1 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:00 2 -> /dev/pts/0
lr-x------. 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:00 3 -> /home/vagrant/test.txt

在Ubuntu中运行file.py程序，pidof会取得3个process IDs。

$ pidof python3
2128 924 873

$ sudo ls -l /proc/2128/fd/
lrwx------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 15:10 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 15:10 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 15:10 2 -> /dev/pts/0
lr-x------ 1 vagrant sudo 64 Nov 13 15:10 3 -> /home/vagrant/test.txt

$ sudo ls -l /proc/924/fd/
lr-x------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 0 -> /dev/null
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 1 -> 'socket:[31593]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 2 -> 'socket:[31593]'
l-wx------ 1 root root 64 Nov 13 02:40 3 -> /var/log/unattended-upgrades/unattended-upgrades-shutdown.log
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 4 -> 'socket:[31652]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 5 -> 'anon_inode:[eventfd]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 6 -> 'anon_inode:[eventfd]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 7 -> 'socket:[31657]'
l-wx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 8 -> /run/systemd/inhibit/1.ref
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 9 -> 'socket:[31658]'

$ sudo ls -l /proc/873/fd/
lr-x------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 0 -> /dev/null
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 1 -> 'socket:[31412]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 2 -> 'socket:[31412]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 02:40 3 -> 'socket:[31650]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 4 -> 'anon_inode:[eventfd]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 5 -> 'socket:[31663]'
lrwx------ 1 root root 64 Nov 13 15:11 6 -> 'socket:[31664]'

openSUSE需要安装包sysvinit-tools才能使用pidof命令。

sudo zypper in sysvinit-tools

由于openSUSE中pidof python3只返回一个process ID，所以可以简化命令行得到process ID的详细信息。

$ sudo ls -l /proc/`pidof python3`/fd/
lrwx------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:21 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:21 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:21 2 -> /dev/pts/0
lr-x------ 1 vagrant wheel 64 Nov 13 23:21 3 -> /home/vagrant/test.txt

参考：

当键盘和鼠标等设备通过串口直接连接到计算机时，这种连接称为TTY。伪终端pseudoterminal（缩写为“pty”）是一对提供双向通信通道的虚拟字符设备。通道的一端称为主端master；另一端称为从端slave。

/dev/pts表示与伪终端pseudoterminal的主端master或从端slave相关的master文件，操作系统将其保存为/dev/ptmx文件。 telnet和ssh等程序能够仿端用户> 与它们的交互，虽然本质上是与文件/dev/ptmx进行交互，但呈现给用户的却是好像运行在真正的终端窗口一样，从端的文件是主端的输入。

伪终端进程在Linux中被存储在/dev/pts/目录下。/dev/pts/目录下的内容是一些特殊的目录，由Linux内核所创建。

每个唯一的终端窗口都与/dev/pts系统中的一个Linuxpts条目相关。

下面返回的结果说明有2个远程终端连接到当前的机器。
$ ll /dev/pts/
crw--w----. 1 vagrant tty  136, 0 Nov 13 23:18 0
crw--w----. 1 vagrant tty  136, 1 Nov 13 23:48 1
c---------. 1 root    root   5, 2 Nov 13 10:41 ptmx
也可以通过w命令看到2个终端进程。
$ w
 23:55:05 up 13:14,  2 users,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
USER     TTY        LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT
vagrant  pts/0     10:51   37:03   0.05s  0.05s -bash
vagrant  pts/1     23:48    0.00s  0.03s  0.00s w
单个伪终端pseudoterminal可以同时接收来自不同的程序的输出。多个程序同时对一个伪终端pseudoterminal进行读取会引起混淆。

存储在/dev/pts目录中的文件是抽象文件而不是真实文件，是伪终端中执行程序时临时存储的数据。打开/dev/pts下的文件通常没有什么实际意义。

6.重定向和管道 ¶

6.1.输入重定向 ¶

常用命令格式：

command < file：将指定文件file作为命令的输入设备。
command << delimiter：表示从标准输入设备（键盘）中读入，直到遇到分界符delimiter停止（读入的数据不包括分界符），这里的分界符可以理解为自定义的字符串。
command < file1 > file2：将file1作为命令的输入设备，该命令的执行结果输出到file2中。

# 输出文件file.py内容（输入设备是键盘）
$ cat file.py

# 输出文件file.py内容（输入设备是文件file.py）
$ cat < file.py

# 指定分界符（这里是EOF），读取键盘输入内容，直到遇到指定分界符为止，将所读取的内容输出到文件file.py。
$ cat > file.py <<EOF
import time
f = open('test.txt', 'r')
time.sleep(1000)
EOF

# 读取文件file.py内容，输出到新文件new.py。
$ cat < file.py > new.py

6.2.输出重定向 ¶

输出重定向分为标准输出重定向和错误输出重定向两种。

常用命令格式：

command > file：将命令command执行的标准输出结果重定向输出到指定的文件file中，如果该文件已包含数据，会清空原有数据，再写入新数据。
command 2> file：将命令command执行的错误输出结果重定向到指定的文件file中，如果该文件中已包含数据，会清空原有数据，再写入新数据。
command >> file：将命令command执行的标准输出结果重定向输出到指定的文件file中，如果该文件已包含数据，新数据将追加写入到原有内容的后面。
command 2>> file：将命令command执行的错误输出结果重定向到指定的文件file中，如果该文件中已包含数据，新数据将追加写入到原有内容的后面。
command >> file 2>&1 或者 command &>> file：将标准输出或者错误输出写入到指定文件file中，如果该文件中已包含数据，新数据将追加写入到原有内容的后面。

注意：上面的file可以是一个普通文件，也可以使用一个特殊的文件/dev/null。/dev/null并不保存数据，被写入/dev/null的数据最终都会丢失。

举例：2个python文件存在，其他2个无扩展名的文件不存在。

ls file.py > out
ls file 2> out.err

ls new.py >> out
ls new 2>> out.err

可以得到预期的结果。两个错误记录都被追加到out.err文件中。两个成功执行的命令的返回结果也输出到out文件中。

$ccat out
file.py
new.py

$ cat out.err
ls: cannot access 'file': No such file or directory
ls: cannot access 'new': No such file or directory

上例命令也可以合并。

ls file.py > out 2> out.err
ls file >> out 2>> out.err

2>&1格式举例：

$ ls file >> out.txt 2>&1
$ cat out.txt
ls: cannot access 'file': No such file or directory

$ ls file.py &>> out.txt
$ cat out.txt
ls: cannot access 'file': No such file or directory
file.py

6.3.特殊重定向 ¶

格式：command1 < <(command2)

tr 'a-z' 'A-Z' < <(echo "Hello World")

应用：修改密码

密码保存在passwd.txt文件中，并严格限制改文件的权限。通过参数--stdin实现模拟键盘输入操作输入用户名。

在Rocky中可以使用--stdin参数。

passwd --stdin vagrant < passwd.txt

在openSUSE和Ubuntu中，--stdin参数无法识别。可以改用下面的方法。

echo passwd.txt | chpasswd

其中passwd.txt的格式为username:password。

参考：

Here-document(Here-doc)：输入的文本块重定向至标准输入流，直至遇到特殊的文件结束标记符为止（文件结束标记符可以是任意的唯一的字符串，但大部分人都默认使用 EOF）。
cat <<EOF
This is line1
Another line
Finally 3rd line
EOF
文本块中含有tab键。
cat <<-EOF
    This message is indented
        This message is double indented
EOF
文本块中含有参数。
cat <<EOF
Hello ${USER}
EOF
文本块中含有命令。
cat <<EOF
Hello! It is currently: $(date)
EOF
Here-string：与Here-doc相似，但是它只有一个字符串，或者几个被引号括起来的字符串。

基本用法。
cat <<< "This is a string"
使用变量。
WELCOME_MESSAGE="Welcome!"
cat <<< $WELCOME_MESSAGE
使用参数。
cat <<< "Welcome! ${USER}"

7.管道 ¶

Linux中使用竖线|连接多个命令，这被称为管道符。

当在两个命令之间设置管道时，管道符|左边命令的输出就变成了右边命令的输入。管道符|左边正确的输出才能被右边处理，管道符|右边不能处理左边错误的输出。

重定向和管道的区别：重定向操作符>将命令与文件连接起来，用文件来接收命令的输出；而管道符|将命令与命令连接起来，用右边命令来接收左边命令的输出。

$ ls | tr 'a-z' 'A-Z'
BIN
F1.TXT
F2.TXT
FILE.PY
NEW.PY
OUT
OUT.ERR
TEST.TXT

第二章 文件系统 ¶

1.主要目录 ¶

2.文件操作命令 ¶

2.1.显示当前工作目录 ¶

2.2.相对和绝对路径 ¶

2.3.更改目录 ¶

2.4.列出目录内容 ¶

2.5.文件状态stat ¶

2.6.确定文件类型 ¶

2.7.文件编码转换 ¶

2.8.通配符 ¶

2.9.字符集 ¶

2.10.特殊符号 ¶

2.11.刷新文件时间touch ¶

2.12.复制文件和目录cp ¶

2.13.移动文件和目录mv ¶

2.14.重命名文件和目录rename ¶

2.15.删除文件rm ¶

2.16.目录操作命令 ¶

2.17.练习 ¶

3.七种文件类型 ¶

3.1.inode结构 ¶

3.2.链接类型 ¶

3.3.设备文件 ¶

3.4.练习 ¶

4.文件属性说明 ¶

5.标准输入输出 ¶

6.重定向和管道 ¶

6.1.输入重定向 ¶

6.2.输出重定向 ¶

6.3.特殊重定向 ¶

7.管道 ¶

第二章文件系统 ¶

2.11.刷新文件时间`touch` ¶

2.12.复制文件和目录`cp` ¶

2.13.移动文件和目录`mv` ¶

2.14.重命名文件和目录`rename` ¶

2.15.删除文件`rm` ¶