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【运维基础知识】《Linux 系统架构与文件系统及权限管理全解析》

🕗 发布于 2024-10-20 09:39 运维  linux  系统架构  权限管理  

标题：《Linux 系统架构与文件系统及权限管理全解析》

摘要： 本文将深入介绍 Linux 系统架构、文件系统和权限管理。涵盖内核、用户空间、守护进程等系统架构组成部分，详细阐述文件系统层次结构、设备文件、符号链接等内容，同时深入讲解权限管理中的用户和组、文件权限、更改权限等关键概念。读者将通过本文深入了解 Linux 系统的核心机制，掌握有效管理 Linux 系统的关键知识。

关键词：Linux 系统架构、文件系统、权限管理、内核、用户空间、守护进程、设备文件、符号链接、文件权限、访问控制列表

一、Linux 系统架构

  1. 内核（Kernel）
    • 内核是 Linux 系统的核心，负责管理系统的硬件资源，如 CPU、内存、磁盘等。它就像是一个大管家，精心调度着各种硬件资源，确保系统高效稳定运行。
    • 内核通过系统调用（syscalls）与用户空间（user space）的程序交互。系统调用就像是一座桥梁，连接着内核与用户空间的程序，使得用户程序能够请求内核提供各种服务。
  2. 用户空间（User Space）
    • 用户空间是操作系统中除内核外的所有部分，包括所有的用户程序、库、服务等。这里是用户应用程序的舞台，各种应用程序在这里尽情发挥各自的功能。
    • 用户空间的程序通过系统调用请求内核提供服务。当用户程序需要进行一些系统级别的操作时，就会通过系统调用向内核发出请求。
  3. 系统调用（System Calls）
    • 系统调用是用户空间程序与内核交互的接口。它为用户程序提供了一种规范的方式来请求内核执行如文件操作、进程控制、通信等操作。
    • 例如，当一个程序需要读取文件时，它会通过系统调用向内核发出请求，内核接收到请求后会执行相应的文件读取操作，并将结果返回给用户程序。
  4. 守护进程（Daemons）
    • 守护进程是运行在后台的服务程序，它们通常在系统启动时开始运行，并等待用户或其他程序的请求。就像默默无闻的守护者，守护进程在后台默默为系统提供各种服务。
    • 例如，打印服务守护进程会在后台等待打印任务的请求，当有打印任务时，它会负责将任务发送到打印机进行打印。
  5. 图形用户界面（GUI）
    • 许多 Linux 发行版提供了图形用户界面，允许用户通过图形化的方式进行操作，如 GNOME、KDE 等。图形用户界面为用户提供了更加直观和便捷的操作方式。
    • 例如，用户可以通过图形用户界面中的文件管理器来浏览和管理文件，而不需要使用命令行工具。

二、Linux 文件系统

  1. 文件系统层次结构（Filesystem Hierarchy）
    • Linux 文件系统遵循标准的层次结构，如/bin（二进制可执行文件）、/etc（系统配置文件）、/home（用户家目录）、/var（变量数据文件，如日志）等。这种层次结构使得文件的组织更加清晰，方便用户和系统管理文件。
    • 例如，当用户需要安装一个新的软件时，软件的安装程序通常会将可执行文件安装到/bin或/usr/bin目录下，将配置文件安装到/etc目录下。
  2. 设备文件（Device Files）
    • Linux 将硬件设备映射为文件，如/dev下的设备文件。这种方式使得用户可以像操作普通文件一样操作硬件设备。
    • 例如，用户可以通过读写/dev/sda文件来访问硬盘设备，就像读写一个普通的文件一样。
  3. 符号链接（Symbolic Links）
    • 符号链接是指向另一个文件或目录的快捷方式。它就像一个指针，指向另一个文件或目录，使得用户可以通过符号链接快速访问目标文件或目录。
    • 例如，用户可以创建一个符号链接，将其指向一个常用的目录，这样就可以通过符号链接快速访问该目录，而不需要记住复杂的路径。
  4. 文件系统类型（Filesystem Types）
    • Linux 支持多种文件系统类型，如 ext4（第四扩展文件系统）、xfs、ntfs 等。不同的文件系统类型具有不同的特点和适用场景。
    • 例如，ext4 文件系统具有良好的稳定性和性能，适用于大多数 Linux 系统；xfs 文件系统则在大容量存储和高并发访问方面表现出色。
  5. 挂载（Mounting）
    • 挂载是将一个设备或目录作为文件系统的一个部分，使其可以被访问的过程。就像将一个外部存储设备插入电脑后，需要进行挂载才能访问其中的文件。
    • 例如，当用户插入一个 USB 存储设备时，系统会自动检测到设备，并将其挂载到一个特定的目录下，用户可以通过该目录访问设备中的文件。

以下是一个使用 Java 代码获取文件系统信息的示例：

import java.io.File;
import java.util.Arrays;

public class FileSystemInfo {
    public static void main(String[] args) {
        File[] roots = File.listRoots();
        for (File root : roots) {
            System.out.println("文件系统根目录：" + root);
            System.out.println("可用空间：" + root.getFreeSpace() + "字节");
            System.out.println("总空间：" + root.getTotalSpace() + "字节");
            System.out.println("已用空间：" + (root.getTotalSpace() - root.getFreeSpace()) + "字节");
            System.out.println("文件系统类型：" + root.getFileSystem().getType());
            System.out.println();
        }
    }
}

下面是一个描述文件系统挂载过程的流程图：
插入设备或指定目录
系统检测
识别文件系统类型
分配挂载点
将设备或目录挂载到挂载点
可以访问文件

三、Linux 权限管理

  1. 用户和组（Users and Groups）
    • Linux 系统中的每个用户都有一个唯一的用户 ID（UID）和一个组 ID（GID）。用户可以属于多个组。用户就像是系统中的居民，每个用户都有自己的身份和权限。
    • 例如，一个用户可能属于用户组和管理员组，这样他就可以同时拥有普通用户和管理员的权限。
  2. 文件权限（File Permissions）
    • Linux 文件系统为文件和目录提供了三种类型的权限：读（r）、写（w）和执行（x）。权限分为三组：所有者（owner）、组（group）和其他（others）。
    • 例如，一个文件的权限可能是rwxr-xr--，表示所有者有读、写、执行权限，组用户有读和执行权限，其他用户只有读权限。
  3. 更改权限（Changing Permissions）
    • 使用chmod命令可以更改文件和目录的权限。例如，chmod u+x file给予文件所有者执行权限。
    • 以下是一个使用 Java 代码检查文件权限的示例：
import java.io.File;

public class CheckFilePermissions {
    public static void main(String[] args) {
        File file = new File("test.txt");
        if (file.exists()) {
            boolean isReadable = file.canRead();
            boolean isWritable = file.canWrite();
            boolean isExecutable = file.canExecute();
            System.out.println("文件可读：" + isReadable);
            System.out.println("文件可写：" + isWritable);
            System.out.println("文件可执行：" + isExecutable);
        } else {
            System.out.println("文件不存在！");
        }
    }
}
  1. 更改所有权（Changing Ownership）
    • 使用chown命令可以更改文件或目录的所有者。例如，chown newuser file将文件的所有者更改为newuser。
  2. 访问控制列表（Access Control Lists, ACLs）
    • ACLs 提供了更细粒度的权限控制，允许为不同的用户和组设置不同的权限。
    • 例如，一个文件可以设置为用户 A 有读、写、执行权限，用户 B 只有读权限，用户 C 没有任何权限。
  3. sudo和su
    • sudo允许授权用户以其他用户（通常是 root）的身份执行命令。
    • su用于切换到另一个用户，通常用于切换到 root 用户。
  4. 密码管理
    • passwd命令用于更改用户密码。/etc/shadow文件存储了用户的密码信息。

下面是用户和组与文件权限的对比表格：

对比项用户和组文件权限
作用对象用户和用户组文件和目录
权限类型用户身份和所属组读、写、执行
管理方式通过用户管理工具和命令chmod、chown等命令

以下是本文内容的 Excel 表格展示：

主题内容
Linux 系统架构内核、用户空间、系统调用、守护进程、图形用户界面
Linux 文件系统文件系统层次结构、设备文件、符号链接、文件系统类型、挂载
Linux 权限管理用户和组、文件权限、更改权限、更改所有权、访问控制列表、sudo和su、密码管理

嘿，亲爱的读者们！希望你们在阅读完这篇文章后，对 Linux 系统架构、文件系统和权限管理有了更深入的理解。如果你们有任何独特的见解、经验或者问题，欢迎在评论区分享哦！让我们一起交流学习，共同进步，成为更厉害的 Linux 高手！😎


原文地址：https://blog.csdn.net/u010425839/article/details/143085079

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