Linux 和 Windows 的文件系統(tǒng)有些不同，在學(xué)習(xí)使用 Linux 之前，若能夠了解這些不同，會有助于后續(xù)學(xué)習(xí)。
本文先對 Windows 和 Linux 上面文件系統(tǒng)原理、組織概念進行區(qū)分，并給出例子、列舉兩者的優(yōu)缺點以具體說明，最后較為詳細(xì)地介紹了 Linux 系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)。
Windows 和 Linux 文件系統(tǒng)下面將介紹啟動 Windows 和 Linux 后，在文件系統(tǒng)的角度上，它們分別是怎樣看待自己世界的。
訪問原理在 Windows 系統(tǒng)中， 一切東西都是存放在硬盤上的。啟動系統(tǒng)后，先確定硬盤，再確定硬盤上的分區(qū)以及每個分區(qū)所對應(yīng)文件系統(tǒng)，最后是存放在某個分區(qū)特定的文件系統(tǒng)中的文件。 也就是說，Windows 是通過 “某個硬盤-硬盤上的某個分區(qū)-分區(qū)上的特定文件系統(tǒng)-特定文件系統(tǒng)中的文件” 這樣的順序來訪問到一個文件的。
但是與 Windows 不同, Linux 系統(tǒng)中的一切都是存放在唯一的 虛擬文件系統(tǒng)中的，這個 虛擬文件系統(tǒng)是樹狀的結(jié)構(gòu)以一個根目錄開始。啟動系統(tǒng)后，先有這個 虛擬文件系統(tǒng)，再識別出各個硬盤， 再把某個硬盤的某個分區(qū)掛載到這個 虛擬文件系統(tǒng)的某個子樹上（即分區(qū)用某個子目錄來表示），再確定分區(qū)對應(yīng)的子目錄文件系統(tǒng)，最后的文件就存放在這個特定的文件系統(tǒng)中。 也就是說， Linux 系統(tǒng)是通過 “虛擬文件系統(tǒng)-硬盤-硬盤上的分區(qū)-分區(qū)上的特定文件系統(tǒng)-特定文件系統(tǒng)中的文件” 這樣的順序來訪問一個文件的。
可能對習(xí)慣了使用 Windows 的用戶來說， Linux 的方式有些不適應(yīng)，它的 虛擬文件系統(tǒng)，實質(zhì)就是一顆目錄樹，最開始的目錄叫做根目錄，根目錄中又有每一級子目錄，或者文件，子目錄又有子子目錄和文件，其中每個子目錄都特定的功能這個功能（這些是約定俗成了的，在后面 常用的重要目錄 (See section 1.2.1) 中會詳細(xì)說明）。
也許有人會問，沒有這個虛擬文件系統(tǒng)就無法使用硬盤，可是最開始沒有硬盤，那么這個 虛擬文件系統(tǒng)以及相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)是怎么存放起來的呢？這個問題，就像先有雞還是先有蛋這個問題一樣看似簡單實則……但是，在 Linux 中，很輕易地跳出了這個思維循環(huán)，問題的答案并沒在 虛擬文件系統(tǒng) 和 硬盤 這兩者之間徘徊，而是第三者—— 內(nèi)存 ，Linux 系統(tǒng)啟動起來之后，整個 虛擬文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，都是隨著每次內(nèi)核系統(tǒng)的啟動自動在內(nèi)存中建立好了的，根本就不需要硬盤。
另外還要注意，就是在我們用戶的角度上，無論在 Windows 還是 Linux 上面，都是使用路徑來訪問一個文件的。表示文件的路徑由 “文件所在的目錄+各級目錄的分隔符+文件” 三個部分組成，這個策略在兩者之間是一樣的，所不同的是，Windows 下面目錄分隔符是 \ ， Linux 下面是 / ，也許這也是兩者之間為了表示其各自立場不同的一個原因吧？^_^
系統(tǒng)組織在 Windows 系統(tǒng)中，我們可以把文件大體分為兩種： 系統(tǒng)文件和用戶文件 。一般來說系統(tǒng)文件（例如 Windows 操作系統(tǒng)本身，一些系統(tǒng)程序，程序運行所需的庫文件，以及一些系統(tǒng)配置文件等）存放的默認(rèn)位置在 C 盤，當(dāng)然也可以在安裝時候指定在其他盤；其它用戶文件，包含用戶后來安裝的程序以及一些數(shù)據(jù)文件等，用戶可以把它們隨意存放在任意的分區(qū)。
在 Linux 系統(tǒng)中，主要有兩個概念： 虛擬文件系統(tǒng)中的文件和 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核 本身。邏輯上可以認(rèn)為前者屬于上層，后者在下層，前者基于后者，后者依賴前者而存在。 Linux 把除了它本身（Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核）以外的一切事物都看作是在 虛擬文件系統(tǒng)中的文件了。無論是鍵盤，鼠標(biāo)，數(shù)據(jù)，程序，CPU，內(nèi)存，網(wǎng)卡……無論是硬件、軟件、數(shù)據(jù)還是內(nèi)存中的東西，我們都可以在 虛擬文件系統(tǒng)中的相應(yīng)子目錄對他們進行訪問和操作，操作統(tǒng)一。而實現(xiàn)這些管理的幕后就是 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核 本身：啟動 Linux 系統(tǒng)的時候，首先電腦把 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核 加載到內(nèi)存中，內(nèi)核本身提供了文件管理，設(shè)備管理，內(nèi)存管理，CPU 進程調(diào)度管理，網(wǎng)絡(luò)管理等功能，等內(nèi)核運行起來之后，就在內(nèi)存中建立起相應(yīng)的 虛擬文件系統(tǒng)，最后就是內(nèi)核利用它提供的那些功能，通過管理文件的方式，來管理 虛擬文件系統(tǒng)中的硬件軟件等各種資源了。
Linux 把提供操作系統(tǒng)本身功能（管理計算機軟硬件資源）的那些部分劃給了 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核 ，使得 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核 成為一個獨立的部分，有它自己獨立的開源代碼；而其它的一切（軟件應(yīng)用，硬件驅(qū)動，數(shù)據(jù)）都根據(jù)其特性有自己的開源代碼、或者自由地組織并且存放在那個 虛擬文件系統(tǒng)中由 Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核 來管理。這樣，將系統(tǒng)本身和系統(tǒng)所管理的資源分開，并開放源代碼，有助于對系統(tǒng)或者系統(tǒng)所管理的資源進行靈活的定制和擴展，還能按需快速建立起只適合自己使用的操作系統(tǒng)，也利于操作系統(tǒng)本身的發(fā)展。實際 Ubuntu ， Fedora ， RedHat 等各種不同的 Linux 操作系統(tǒng)發(fā)行版，簡單來說就是不同廠商對其文件系統(tǒng)和內(nèi)核進行了不同的配置而產(chǎn)生的 “大眾化” 的操作系統(tǒng)。相比之下，Windows 就顯得非常地零亂復(fù)雜，將系統(tǒng)、軟件、硬件、數(shù)據(jù)都混在了一起，其不同版本只能由 Microsoft 一家公司發(fā)行。 舉例說明下面用直觀的例子，來說明兩者的不同，以加深理解。假設(shè)我們的機器上面有一個硬盤，硬盤分為三個區(qū)。
在 Windows 系統(tǒng)中， 我們啟動系統(tǒng)之后就會看到 C, D, E, 盤符，它們分別對應(yīng)硬盤上的三個分區(qū)，增加硬盤，或者分區(qū)，會導(dǎo)致盤符的增加（注意由于歷史原因， A, B 用于表示軟驅(qū)，硬盤分區(qū)盤符從 C 開始按字母遞增），這里的每個分區(qū)都各自可以被格式化為不同的文件系統(tǒng)（這里的文件系統(tǒng)，包括例如 NTFS 格式， FAT32 格式等)，文件系統(tǒng)的基本功能就是為了存放文件的，不同文件系統(tǒng)區(qū)別一般在于管理其中存放的文件的功能的強弱，所以分區(qū)被格式化成指定格式的文件系統(tǒng)之后，就可以存放任何文件和目錄了，我們看到的 C, D, E 內(nèi)容也就對應(yīng)了硬盤中相應(yīng)分區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
但是，與 Windows 中把硬盤分區(qū)看成 C, D, E 盤符不同， Linux 中最開始根本就沒有硬盤的概念，就只有一個純粹的 虛擬文件系統(tǒng)。如果想要使用哪個硬盤的某個分區(qū)，就把那個分區(qū) “掛載” 到某個子目錄之下，這樣硬盤中的分區(qū)，文件系統(tǒng)，目錄等內(nèi)容就呈現(xiàn)到了那個子目錄里面。也就是說，在 Linux 中，我們使用硬盤中的數(shù)據(jù)，實際是先把硬盤的某個分區(qū) “掛載” 到某個子目錄下，然后通過那個子目錄來訪問的。這個例子中， 通常硬盤會對應(yīng) 虛擬文件系統(tǒng)中的/dev/sda（如有多個硬盤，則為 /dev/sda, /dev/sdb, ……， 按字母遞增）, 其三個分區(qū)對應(yīng) /dev/sda1, /dev/sda2,/dev/sda3（多個分區(qū)按數(shù)字遞增，不同硬盤的分區(qū)，對應(yīng)為 /dev/sdb1, /dev/sdb2 等等）, 默認(rèn)硬盤各個分區(qū)會被掛載到 虛擬文件系統(tǒng)系統(tǒng)中類似 /mnt/sda1/, /mnt/sda2/, /mnt/sda3/ 的目錄（在 Linux 又叫掛載點）中，在/etc/fstab 文件中，我們可以找到分區(qū)文件和掛載點的對應(yīng)關(guān)系描述。這樣，硬盤相應(yīng)的分區(qū)就做為整個 虛擬文件系統(tǒng)根目錄下的一顆子樹，反映到了子目錄（掛載點）上，子目錄中的內(nèi)容就對應(yīng)分區(qū)中的數(shù)據(jù)。
假設(shè)訪問上述硬盤第三個分區(qū) dir1 目錄中的文件 test.file
Window 系統(tǒng)上的路徑：E:\dir1\test.file
Linux 系統(tǒng)上的路徑：/mnt/sda3/dir1/test.file再有，假設(shè)用戶安裝和卸載一個程序 firefox ：
Windows 系統(tǒng)中
指定或不指定安裝路徑類似，程序的安裝目錄會在 C:\Program Files\Firefox 類似的目錄中，或指定的安裝路徑中； 可執(zhí)行文件一般在程序的安裝路徑；依賴的內(nèi)部庫、第三方庫、和系統(tǒng)庫可能在安裝路徑中，也可能在 C:\Windows\System32, 或 C:\Windows\system 等類似的路徑；而程序訪問期間的系統(tǒng)和用戶配置文件和產(chǎn)生的輸入輸出文件，可能會在安裝路徑配置中，或者在 C:\Windows\ 下的某些文件中（比如注冊表數(shù)據(jù)庫文件、用戶目錄等），這就不一定了。而且不同的系統(tǒng)版本，應(yīng)用程序版本下，這些目錄的具體名稱和路徑可能會有所不同。卸載的時候由于不確定哪些地方安裝了什么內(nèi)容，很容易造成文件刪除補全，遺留系統(tǒng)垃圾等現(xiàn)象，造成系統(tǒng)越來越癱腫。
Linux 系統(tǒng)中
如果不指定安裝路徑，所有程序的可執(zhí)行文件在 /usr/bin 中， 全局配置文件在 /etc/firefox 類似的目錄， 用戶配置文件一般在用戶主目錄的 .firefox 的路徑下 (用戶主目錄路徑名稱統(tǒng)一格式為 /home/) ，依賴的內(nèi)部庫和第三方庫在 /usr/lib, 系統(tǒng)庫在 /lib 下， 數(shù)據(jù)文件一般就在用戶主目錄下。 如果指定安裝目錄，那么所有內(nèi)部庫和可執(zhí)行程序，全局配置文件，會在 < 安裝路徑> 下的 bin, lib, etc 子目錄下，其它文件一般和默認(rèn)情況相同。卸載程序之時，只需在對應(yīng)目錄中，將可執(zhí)行文件、內(nèi)部庫、配置文件、數(shù)據(jù)文件刪除即可，基本沒有不確定是否遺留垃圾文件的問題。這些都是大多數(shù)應(yīng)用程序安裝的和訪問的默認(rèn)策略，就像是不成文的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，不排除有個別程序不安裝這種策略部署應(yīng)用，但是 Linux 用戶帶來 “麻煩“ 的應(yīng)用，早晚也會被淘汰，不可能會流行在 Linux 系統(tǒng)中，這樣，自然的，好的應(yīng)用都保存在 Linux 系統(tǒng)中并逐漸流行起來，還不會破壞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
可見， Linux 文件的存放和組織明顯方式更高效，層次更分明。
優(yōu)缺點基于上述內(nèi)容，Windows 和 Linux 文件系統(tǒng)的各有優(yōu)缺點分別如下。
Windows 系統(tǒng)優(yōu)點
優(yōu)點主要是用戶存放東西的位置比較自由，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單便于新用戶上手。
Windows 系統(tǒng)缺點
缺點較多主要有：
目錄組織缺乏標(biāo)準(zhǔn)
由于對“系統(tǒng)文件”和“用戶文件”存放位置缺乏細(xì)致的規(guī)定，數(shù)據(jù)組織的方式顯得比較凌亂，并且兩種文件之間很容易相互干擾（例如數(shù)據(jù)文件可能存放在系統(tǒng)區(qū)域給系統(tǒng)帶來垃圾文件等）。
用戶的使用經(jīng)驗對系統(tǒng)的使用效率影響很大
一般來說，我們使用 Windows 時候合理使用分區(qū)會提升的系統(tǒng)效率。例如根據(jù)需要設(shè)置合理的系統(tǒng)分區(qū)（假設(shè)為 C 分區(qū)），盡量少往 C 盤存放數(shù)據(jù)文件，根據(jù)具體情況可以將一些 “重要并且常用的” 程序安裝在 C 分區(qū)，隨時保持系統(tǒng)目錄的清潔和大小助于提升系統(tǒng)的運行速度，用戶安裝的一般軟件盡量不要安裝在 C 盤，安裝軟件時候指定的位置最好采用默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)目錄名稱（例如 X:\Program Files 目錄，這里 X 表示盤符而不要自己定義一些奇怪名字的目錄，這樣便于軟件的維護等等。
共享不便
Windows 上有經(jīng)驗的用戶們會將自己的目錄結(jié)構(gòu)組織好，但是每個用戶組織自己內(nèi)容的方式是不一樣的，所以他的機器上哪里存放了什么內(nèi)容，別人很難知道，為共享帶來了麻煩。
Linux 系統(tǒng)缺點
最開始 虛擬文件系統(tǒng)中的每個子目錄的功能是事先規(guī)定好了的，我們需要事先知道那些目錄存放哪些文件，然后在相應(yīng)的位置中創(chuàng)建自己的內(nèi)容，這也是 Linux 系統(tǒng)入門門檻高的一個原因。當(dāng)然，最開始的新手，也完全可以無視這一點，可以像 Windows 那樣隨意地創(chuàng)建目錄和文件（盡管不推薦這么做）。
實際上最開始的目錄也不多，主要就那么幾個，花不了多長時間就會明白它們的作用的，而明白這些作用之后帶來的好處，遠不止付出那么多（本文后面 常用的重要目錄 (See section 1.2.1) 會著重對此進行介紹）。
Linux 系統(tǒng)優(yōu)點
這里只說幾個優(yōu)點：
目錄結(jié)構(gòu)反映系統(tǒng)運行機理
當(dāng)我們了解了這些目錄的功能之后，我們對整個 Linux 操作系統(tǒng)的運行機理也會有一個大致的了解。
結(jié)構(gòu)清晰避免邏輯混亂
這樣的目錄結(jié)構(gòu)，有助于我們以一種高效的方式組織自己的數(shù)據(jù)，分類清晰并且不會對系統(tǒng)運行有任何影響，規(guī)定了最開始每個目錄的功能，并沒有限制我們的自由，因為我們知道我們可以在哪里創(chuàng)建自己的子目錄并且在子目錄中任意創(chuàng)建自己的文件。
組織規(guī)范便于共享
由于目錄具有統(tǒng)一的組織結(jié)構(gòu)，所以 Linux 上面的用戶在共享數(shù)據(jù)的時候，能夠很容易地猜測出他所需要的數(shù)據(jù)大致存放在什么位置，同時也不會影響到私有數(shù)據(jù)的保密性，畢竟具體來說，怎么存放自己的私有數(shù)據(jù)，那是用戶自己決定的。
發(fā)表于 2017-4-8 10:23:10
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