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詮釋 Linux 中“一切都是文件”概念和相應(yīng)的文件類型

作者：Aaron Kili
系統(tǒng) Linux 系統(tǒng)運維
在 Unix 和它衍生的比如 Linux 系統(tǒng)中，一切都可以看做文件。雖然 Linux 系統(tǒng)中文件和目錄沒有什么不同，但目錄還有一個重要的功能，那就是有結(jié)構(gòu)性的分組存儲其它文件，以方便查找訪問。所有的硬件組件都表示為文件，系統(tǒng)使用這些文件來與硬件通信。

在 Unix 和它衍生的比如 Linux 系統(tǒng)中，一切都可以看做文件。雖然它僅僅只是一個泛泛的概念，但這是事實。如果有不是文件的，那它一定是正運行的進程。

要理解這點，可以舉個例子，您的根目錄(/)的空間充斥著不同類型的 Linux 文件。當(dāng)您創(chuàng)建一個文件或向系統(tǒng)傳輸一個文件時，它會在物理磁盤上占據(jù)的一些空間，而且是一個特定的格式(文件類型)。

雖然 Linux 系統(tǒng)中文件和目錄沒有什么不同，但目錄還有一個重要的功能，那就是有結(jié)構(gòu)性的分組存儲其它文件，以方便查找訪問。所有的硬件組件都表示為文件，系統(tǒng)使用這些文件來與硬件通信。

這些思想是對 Linux 中的各種事物的重要闡述，因此像文檔、目錄(Mac OS X 和 Windows 系統(tǒng)下稱之為文件夾)、鍵盤、監(jiān)視器、硬盤、可移動媒體設(shè)備、打印機、調(diào)制解調(diào)器、虛擬終端，還有進程間通信(IPC)和網(wǎng)絡(luò)通信等輸入/輸出資源都是定義在文件系統(tǒng)空間下的字節(jié)流。

一切都可看作是文件，其最顯著的好處是對于上面所列出的輸入/輸出資源，只需要相同的一套 Linux 工具、實用程序和 API。

雖然在 Linux 中一切都可看作是文件，但也有一些特殊的文件，比如套接字和命令管道。

Linux 文件類型的不同之處?

Linux 系統(tǒng)中有三種基本的文件類型：

  • 普通/常規(guī)文件
  • 特殊文件
  • 目錄文件

普通/常規(guī)文件

它們是包含文本、數(shù)據(jù)、程序指令等數(shù)據(jù)的文件，其在 Linux 系統(tǒng)中是最常見的一種。包括如下：

  • 可讀文件
  • 二進制文件
  • 圖像文件
  • 壓縮文件等等

特殊文件

特殊文件包括以下幾種：

塊文件(block)：設(shè)備文件，對訪問系統(tǒng)硬件部件提供了緩存接口。它們提供了一種通過文件系統(tǒng)與設(shè)備驅(qū)動通信的方法。

有關(guān)于塊文件一個重要的性能就是它們能在指定時間內(nèi)傳輸大塊的數(shù)據(jù)和信息。

列出某目錄下的塊文件：

  1. # ls -l /dev | grep "^b" 

輸出例子

  1. brw-rw----  1 root disk        7,   0 May 18 10:26 loop0 
  2. brw-rw----  1 root disk        7,   1 May 18 10:26 loop1 
  3. brw-rw----  1 root disk        7,   2 May 18 10:26 loop2 
  4. brw-rw----  1 root disk        7,   3 May 18 10:26 loop3 
  5. brw-rw----  1 root disk        7,   4 May 18 10:26 loop4 
  6. brw-rw----  1 root disk        7,   5 May 18 10:26 loop5 
  7. brw-rw----  1 root disk        7,   6 May 18 10:26 loop6 
  8. brw-rw----  1 root disk        7,   7 May 18 10:26 loop7 
  9. brw-rw----  1 root disk        1,   0 May 18 10:26 ram0 
  10. brw-rw----  1 root disk        1,   1 May 18 10:26 ram1 
  11. brw-rw----  1 root disk        1,  10 May 18 10:26 ram10 
  12. brw-rw----  1 root disk        1,  11 May 18 10:26 ram11 
  13. brw-rw----  1 root disk        1,  12 May 18 10:26 ram12 
  14. brw-rw----  1 root disk        1,  13 May 18 10:26 ram13 
  15. brw-rw----  1 root disk        1,  14 May 18 10:26 ram14 
  16. brw-rw----  1 root disk        1,  15 May 18 10:26 ram15 
  17. brw-rw----  1 root disk        1,   2 May 18 10:26 ram2 
  18. brw-rw----  1 root disk        1,   3 May 18 10:26 ram3 
  19. brw-rw----  1 root disk        1,   4 May 18 10:26 ram4 
  20. brw-rw----  1 root disk        1,   5 May 18 10:26 ram5 
  21. ... 

字符文件(Character)： 也是設(shè)備文件，對訪問系統(tǒng)硬件組件提供了非緩沖串行接口。它們與設(shè)備的通信工作方式是一次只傳輸一個字符的數(shù)據(jù)。

列出某目錄下的字符文件：

  1. # ls -l /dev | grep "^c" 

輸出例子

  1. crw-------  1 root root       10, 235 May 18 15:54 autofs 
  2. crw-------  1 root root       10, 234 May 18 15:54 btrfs-control 
  3. crw-------  1 root root        5,   1 May 18 10:26 console 
  4. crw-------  1 root root       10,  60 May 18 10:26 cpu_dma_latency 
  5. crw-------  1 root root       10, 203 May 18 15:54 cuse 
  6. crw-------  1 root root       10,  61 May 18 10:26 ecryptfs 
  7. crw-rw----  1 root video      29,   0 May 18 10:26 fb0 
  8. crw-rw-rw-  1 root root        1,   7 May 18 10:26 full 
  9. crw-rw-rw-  1 root root       10, 229 May 18 10:26 fuse 
  10. crw-------  1 root root      251,   0 May 18 10:27 hidraw0 
  11. crw-------  1 root root       10, 228 May 18 10:26 hpet 
  12. crw-r--r--  1 root root        1,  11 May 18 10:26 kmsg 
  13. crw-rw----+ 1 root root       10, 232 May 18 10:26 kvm 
  14. crw-------  1 root root       10, 237 May 18 10:26 loop-control 
  15. crw-------  1 root root       10, 227 May 18 10:26 mcelog 
  16. crw-------  1 root root      249,   0 May 18 10:27 media0 
  17. crw-------  1 root root      250,   0 May 18 10:26 mei0 
  18. crw-r-----  1 root kmem        1,   1 May 18 10:26 mem 
  19. crw-------  1 root root       10,  57 May 18 10:26 memory_bandwidth 
  20. crw-------  1 root root       10,  59 May 18 10:26 network_latency 
  21. crw-------  1 root root       10,  58 May 18 10:26 network_throughput 
  22. crw-rw-rw-  1 root root        1,   3 May 18 10:26 null 
  23. crw-r-----  1 root kmem        1,   4 May 18 10:26 port 
  24. crw-------  1 root root      108,   0 May 18 10:26 ppp 
  25. crw-------  1 root root       10,   1 May 18 10:26 psaux 
  26. crw-rw-rw-  1 root tty         5,   2 May 18 17:40 ptmx 
  27. crw-rw-rw-  1 root root        1,   8 May 18 10:26 random 

符號鏈接文件(Symbolic link) ： 符號鏈接是指向系統(tǒng)上其他文件的引用。因此，符號鏈接文件是指向其它文件的文件，那些文件可以是目錄或常規(guī)文件。

列出某目錄下的符號鏈接文件： 

  1. # ls -l /dev/ | grep "^l" 

輸出例子

  1. lrwxrwxrwx  1 root root             3 May 18 10:26 cdrom -> sr0 
  2. lrwxrwxrwx  1 root root            11 May 18 15:54 core -> /proc/kcore 
  3. lrwxrwxrwx  1 root root            13 May 18 15:54 fd -> /proc/self/fd 
  4. lrwxrwxrwx  1 root root             4 May 18 10:26 rtc -> rtc0 
  5. lrwxrwxrwx  1 root root             8 May 18 10:26 shm -> /run/shm 
  6. lrwxrwxrwx  1 root root            15 May 18 15:54 stderr -> /proc/self/fd/2 
  7. lrwxrwxrwx  1 root root            15 May 18 15:54 stdin -> /proc/self/fd/0 
  8. lrwxrwxrwx  1 root root            15 May 18 15:54 stdout -> /proc/self/fd/1 

Linux 中使用 ln 工具就可以創(chuàng)建一個符號鏈接文件，如下所示：

  1. # touch file1.txt 
  2. # ln -s file1.txt /home/tecmint/file1.txt  [創(chuàng)建符號鏈接文件] 
  3. # ls -l /home/tecmint/ | grep "^l"         [列出符號鏈接文件] 

在上面的例子中，首先我們在 /tmp 目錄創(chuàng)建了一個名叫 file1.txt 的文件，然后創(chuàng)建符號鏈接文件，將 /home/tecmint/file1.txt 指向 /tmp/file1.txt 文件。

管道(Pipe)和命令管道(Named pipe) : 將一個進程的輸出連接到另一個進程的輸入，從而允許進程間通信(IPC)的文件。

命名管道實際上是一個文件，用來使兩個進程彼此通信，就像一個 Linux 管道一樣。

列出某目錄下的管道文件：

  1. # ls -l | grep "^p" 

輸出例子：

  1. prw-rw-r-- 1 tecmint tecmint    0 May 18 17:47 pipe1 
  2. prw-rw-r-- 1 tecmint tecmint    0 May 18 17:47 pipe2 
  3. prw-rw-r-- 1 tecmint tecmint    0 May 18 17:47 pipe3 
  4. prw-rw-r-- 1 tecmint tecmint    0 May 18 17:47 pipe4 
  5. prw-rw-r-- 1 tecmint tecmint    0 May 18 17:47 pipe5 

在 Linux 中可以使用 mkfifo 工具來創(chuàng)建一個命名管道，如下所示：

  1. # mkfifo pipe1 
  2. # echo "This is named pipe1" > pipe1 

在上的例子中，我們創(chuàng)建了一個名叫 pipe1 的命名管道，然后使用 echo 命令 加入一些數(shù)據(jù)，這之后在處理輸入的數(shù)據(jù)時 shell 就變成非交互式的了(LCTT 譯注：被管道占住了)。

然后，我們打開另外一個 shell 終端，運行另外的命令來打印出剛加入管道的數(shù)據(jù)。

  1. # while read line ;do echo "This was passed-'$line' "; done<pipe1 

套接字文件(socket) ： 提供進程間通信方法的文件，它們能在運行在不同環(huán)境中的進程之間傳輸數(shù)據(jù)和信息。

這就是說，套接字可以為運行網(wǎng)絡(luò)上不同機器中的進程提供數(shù)據(jù)和信息傳輸。

一個 socket 運行的例子就是網(wǎng)頁瀏覽器連接到網(wǎng)站服務(wù)器的過程。

  1. # ls -l /dev/ | grep "^s" 

輸出例子：

  1. srw-rw-rw- 1 root root 0 May 18 10:26 log 

下面是使用 C 語言編寫的調(diào)用 socket() 系統(tǒng)調(diào)用的例子。

  1. int socket_desc= socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ); 

上例中：

  • AF_INET 指的是地址域(IPv4)
  • SOCK_STREAM 指的是類型(默認使用 TCP 協(xié)議連接)
  • 0 指協(xié)議(IP 協(xié)議)

使用 socket_desc 來引用管道文件，它跟文件描述符是一樣的，然后再使用系統(tǒng)函數(shù) read() 和 write() 來分別從這個管道文件讀寫數(shù)據(jù)。

目錄文件

這是一些特殊的文件，既可以包含普通文件又可包含其它的特殊文件，它們在 Linux 文件系統(tǒng)中是以根(/)目錄為起點分層組織存在的。

列出某目錄下的目錄文件：

  1. # ls -l / | grep "^d"  

輸出例子：

  1. drwxr-xr-x   2 root root  4096 May  5 15:49 bin 
  2. drwxr-xr-x   4 root root  4096 May  5 15:58 boot 
  3. drwxr-xr-x   2 root root  4096 Apr 11  2015 cdrom 
  4. drwxr-xr-x  17 root root  4400 May 18 10:27 dev 
  5. drwxr-xr-x 168 root root 12288 May 18 10:28 etc 
  6. drwxr-xr-x   3 root root  4096 Apr 11  2015 home 
  7. drwxr-xr-x  25 root root  4096 May  5 15:44 lib 
  8. drwxr-xr-x   2 root root  4096 May  5 15:44 lib64 
  9. drwx------   2 root root 16384 Apr 11  2015 lost+found 
  10. drwxr-xr-x   3 root root  4096 Apr 10  2015 media 
  11. drwxr-xr-x   3 root root  4096 Feb 23 17:54 mnt 
  12. drwxr-xr-x  16 root root  4096 Apr 30 16:01 opt 
  13. dr-xr-xr-x 223 root root     0 May 18 15:54 proc 
  14. drwx------  19 root root  4096 Apr  9 11:12 root 
  15. drwxr-xr-x  27 root root   920 May 18 10:54 run 
  16. drwxr-xr-x   2 root root 12288 May  5 15:57 sbin 
  17. drwxr-xr-x   2 root root  4096 Dec  1  2014 srv 
  18. dr-xr-xr-x  13 root root     0 May 18 15:54 sys 
  19. drwxrwxrwt  13 root root  4096 May 18 17:55 tmp 
  20. drwxr-xr-x  11 root root  4096 Mar 31 16:00 usr 
  21. drwxr-xr-x  12 root root  4096 Nov 12  2015 var 

您可以使用 mkdir 命令來創(chuàng)建一個目錄。

  1. # mkdir -m 1666 tecmint.com 
  2. # mkdir -m 1666 news.tecmint.com 
  3. # mkdir -m 1775 linuxsay.com 

結(jié)論

現(xiàn)在應(yīng)該對為什么 Linux 系統(tǒng)中一切都是文件以及 Linux 系統(tǒng)中可以存在哪些類型的文件有一個清楚的認識了。

您可以通過閱讀更多有關(guān)各個文件類型的文章和對應(yīng)的創(chuàng)建過程等來增加更多知識。我希望這篇教程對您有所幫助。有任何疑問或有補充的知識，請留下評論，一起來討論。

責(zé)任編輯：龐桂玉 來源： segmentfault
Linux文件類型目錄
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