【Linux】Linux常见文件类型

在Linux系统中，常见的基本文件类型包括：

• 普通文件（Regular file）：包含文本文件、二进制文件、可执行文件等。
• 目录（Directory）：用于组织和存储其他文件和目录。
• 链接（Link）：类似于Windows系统中的快捷方式，它是一个指向其他文件或目录的特殊文件。
• 设备文件（Device file）：用于与系统中的设备进行交互，分为字符设备文件和块设备文件。
• 套接字（Socket）：用于进程间的网络通信。
• 管道（FIFO）：用于进程间的单向通信。
• 其他特殊文件类型，如设备节点（Device node）和共享内存（Shared memory）等。

这些文件类型在Linux系统中都有各自的标识符和权限设置，下面分别演示各种文件类型的特性。

普通文件

ll命令打印出来结果的第一列表示文件的类型。

普通文件类型对应ll命令第一列显示的-。

$ ll
-rw-rw-r-- 1 vagrant vagrant    7 Dec 21 06:07 ooxx.txt

目录

目录类型对应ll命令第一列显示的d。

$ ll
drwxrwxr-x 2 vagrant vagrant 4096 Dec 21 06:07 test/

链接

Linux下链接分为硬链接和软链接：

• 软链接Symbolic link，也称为符号链接）：可以理解为windows下的快捷方式，可以让你快速链接到目标文件。
• 硬链接（Hard link）：其实底层是同一个文件，只不过inode的links数不为1。

无论是硬链接还是软连接，如果修改任意一方，另外一个文件也会看到这个变化。

软链接的演示

要创建软链接，可以使用ln命令的-s选项，

$ ln -s xxx.txt yyy.txt

可以发现xxx.txt和yyy.txt的inode号不同，是两个不一样的文件，xxx.txt是源文件，yyy.txt是一个快捷方式：

$ stat xxx.txt
  File: `xxx.txt'
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: fd00h/64768d	Inode: 1197701     Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-03-01 19:04:47.324964864 +0800
Modify: 2021-03-01 19:04:47.324964864 +0800
Change: 2021-03-01 19:04:47.324964864 +0800
# stat yyy.txt
  File: `yyy.txt' -> `xxx.txt'
  Size: 7         	Blocks: 0          IO Block: 4096   symbolic link
Device: fd00h/64768d	Inode: 1197702     Links: 1
Access: (0777/lrwxrwxrwx)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-03-01 19:05:56.010964909 +0800
Modify: 2021-03-01 19:05:56.010964909 +0800
Change: 2021-03-01 19:05:56.010964909 +0800

删除源文件：

$ ll
total 0
-rw-r--r--. 1 root root 0 Mar  1 19:04 xxx.txt
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Mar  1 19:05 yyy.txt -> xxx.txt

$ rm -rf xxx.txt

源文件被删除了，那么快捷方式就会报错，shell会标红。

硬链接的演示

要创建硬链接，可以使用ln命令。

$ ln test.txt xxx.txt

可以发现test.txt和xxx.txt其实是同一个inode号，也就是说这两个链接指向的是同一个文件，Links为2表示有两个链接指向它：

$ stat test.txt 
  File: `test.txt'
  Size: 58        	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd00h/64768d	Inode: 1197702     Links: 2
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-03-01 17:57:03.273967638 +0800
Modify: 2021-03-01 17:57:03.273967638 +0800
Change: 2021-03-01 17:57:31.313967620 +0800

$ stat xxx.txt
  File: `xxx.txt'
  Size: 58        	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd00h/64768d	Inode: 1197702     Links: 2
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-03-01 17:57:03.273967638 +0800
Modify: 2021-03-01 17:57:03.273967638 +0800
Change: 2021-03-01 17:57:31.313967620 +0800

随便删除其中一个文件，inode对应的links数就会减一。

$ rm -rf test.txt

$ stat xxx.txt
  File: `xxx.txt'
  Size: 58        	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd00h/64768d	Inode: 1197702     Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Access: 2021-03-01 17:57:03.273967638 +0800
Modify: 2021-03-01 17:57:03.273967638 +0800
Change: 2021-03-01 17:59:44.479967355 +0800

硬链接和软链接的区别

硬链接和软链接是两种不同类型的链接方式，用于创建文件之间的关联。它们具有一些区别和特点，下面是它们的主要区别：

• 文件类型：硬链接是一个指向文件索引节点的连接，而软链接是一个指向文件路径的特殊文件。
• 跨文件系统：硬链接只能在同一文件系统中创建，而软链接可以跨越不同的文件系统。
• 文件属性：硬链接和原始文件具有相同的文件属性，包括文件权限、所有者和时间戳等。软链接则有自己的文件属性。
• 大小：硬链接和原始文件共享相同的磁盘空间，它们在磁盘上实际上只有一个副本。而软链接则是一个独立的文件，它占用一定的磁盘空间。
• 修改：对于硬链接和原始文件的修改是相互关联的，它们指向相同的数据块。而对软链接本身的修改只会影响软链接本身，不会影响原始文件。
• 删除：如果原始文件被删除，硬链接仍然可以访问和使用文件内容。而软链接则成为死链接，无法访问原始文件。
• 目录链接：硬链接不能创建到目录上，而软链接可以创建到目录上。

总的来说，硬链接提供了一种更紧密的文件关联方式，它们与原始文件共享相同的inode和数据块。而软链接提供了一种更灵活的文件关联方式，它们是一个特殊的文件，指向原始文件的路径。

在实际应用中，硬链接常用于创建文件的备份和共享文件，而软链接常用于创建快捷方式和跨文件系统的链接。

需要注意的是，软链接可能会因为目标文件的移动或删除而失效，而硬链接则不会受到影响。在选择使用硬链接还是软链接时，需要根据具体的需求和场景进行判断。

设备文件

在Linux系统中，块设备文件（Block device file）和字符设备文件（Character device file）是用于与设备进行交互的两种不同类型的设备文件。

块设备文件

块设备文件类型对应ll命令第一列显示的b，可以看出sda硬盘对应的文件类型为b（块设备文件）。

$ ll /dev
brw-rw----.  1 root disk      8,   0 Nov 16  2019 sda
brw-rw----.  1 root disk      8,   1 Nov 16  2019 sda1
brw-rw----.  1 root disk      8,   2 Nov 16  2019 sda2

字符设备文件

字符设备文件类型对应ll命令第一列显示的c，tty终端命令行对应的文件类型为c（字符设备文件）。

$ ll /dev
crw-rw-rw-.  1 root tty       5,   0 Nov 16  2019 tty
crw--w----.  1 root tty       4,   0 Nov 16  2019 tty0
crw--w----.  1 root tty       4,   1 Nov 16  2019 tty1

块设备文件和字符设备文件的区别

块设备文件和字符设备文件的区别如下：

• 数据传输方式：块设备文件以固定大小的块为单位进行数据传输，而字符设备文件以字符为单位进行数据传输。块设备文件通常用于与磁盘、U盘等块设备进行交互，而字符设备文件通常用于与终端、键盘等字符设备进行交互。
• 缓冲方式：块设备文件使用缓冲区进行数据读写，可以进行缓存和批量操作，以提高性能。而字符设备文件直接将数据传递给设备，不进行缓存，适用于实时性要求较高的设备。
• 访问权限：块设备文件通常需要root权限才能进行读写操作，因为对块设备的读写可能会对文件系统造成影响。而字符设备文件通常可以由普通用户进行读写操作。
• 设备节点：块设备文件的设备节点类型为b，字符设备文件的设备节点类型为c。在/dev目录下，块设备文件的设备节点名称通常以sd开头（如sda、sdb），字符设备文件的设备节点名称通常以tty开头（如tty1、ttyUSB0）。
• 文件访问方式：块设备文件可以像普通文件一样进行随机访问，可以使用seek操作来定位到文件的任意位置进行读写。而字符设备文件通常只能进行顺序访问，不能使用seek操作。

在使用这些设备文件时，可以通过文件系统挂载来访问块设备文件，以便读写文件系统中的数据。而字符设备文件通常通过设备节点直接与设备进行交互，如读取终端输入、发送数据到打印机等。

需要注意的是，块设备文件和字符设备文件的操作方式和使用方法可能会有所不同，因此在使用时需要根据具体的设备类型和需求进行选择。

socket套接字

套接字（Socket）是一种用于实现进程间通信的机制，它提供了一种在不同主机上的进程之间进行网络通信的方式。套接字可以通过文件系统中的特殊文件来表示，这些特殊文件被称为套接字文件。

套接字文件类型有两种：

• 流套接字文件（Stream socket file）：流套接字是一种基于TCP协议的套接字，它提供了可靠的、面向连接的通信。在文件系统中，流套接字文件的设备节点类型为s。
• 数据报套接字文件（Datagram socket file）：数据报套接字是一种基于UDP协议的套接字，它提供了无连接的、不可靠的通信。在文件系统中，数据报套接字文件的设备节点类型为u。

通常在/var/run这个目录中看到这种文件类型。
使用 ls -l 或者ll命令后，块设备文件的第一个字符是 “s”（sockets）

流套接字文件的设备节点类型对应ll命令第一列显示的s：

$ ll /run/systemd/notify
srwxrwxrwx 1 root root 0 Dec 20 07:37 /run/systemd/notify=

套接字文件允许进程通过文件系统接口来进行套接字的读取、写入和控制操作。通过打开套接字文件，进程可以创建套接字并与其他进程进行通信，发送和接收数据。

需要注意的是，套接字文件并不是普通的文件，它们是用于实现进程间通信的特殊文件类型。在使用套接字文件时，需要使用套接字编程接口（如socket、bind、connect、send、recv等函数）来进行套接字的操作。

管道

管道（Pipe）是一种特殊的文件类型，用于实现进程间的通信。它可以将一个进程的输出直接传递给另一个进程的输入，从而实现数据的传输和共享。

管道有两种类型：

• 匿名管道（Anonymous pipe）：匿名管道是最简单的一种管道形式，它在创建时不需要指定任何特定的名称。匿名管道只能用于具有亲缘关系（父子进程）的进程之间的通信。它通过使用pipe系统调用来创建，返回两个文件描述符，一个用于读取数据，一个用于写入数据。在使用匿名管道时，写入的数据会被传递到读取端，进程间的通信是单向的。
• 命名管道（Named pipe）：命名管道也被称为FIFO（First In First Out），它是一种具有命名的特殊文件。命名管道可以用于不具有亲缘关系的进程之间的通信。命名管道通过使用mkfifo命令或mkfifo系统调用来创建，创建后的命名管道将在文件系统中具有一个路径和名称。进程可以通过打开该路径来读取和写入数据，进程间的通信是双向的。

无论是匿名管道还是命名管道，它们都是通过读取和写入文件描述符来进行数据传输的。进程可以将数据写入管道的写入端，而另一个进程可以从管道的读取端读取数据。

管道命令可以将前一个命令的输出作为后一个命令的输入：

head -8 test.txt | tail -1 

例如上面的命令就可以只输出文本test.txt中第8行的信息。

管道的使用可以通过shell命令、C语言的标准输入输出函数（如pipe、read、write）等来实现。管道的主要特点是数据传输是按照先进先出（FIFO）的顺序进行的。