Работа с файловой системой #

Андрей Михайлович Васильев, 2024

Версии презентации

Файловая система #

ФС — это подсистема ядра ОС, обеспечивающая общий и регулируемый доступ к данным на энергонезависимых источниках: жёстких дисках, оптических дисках, твердотельных носителях и т.д.

На физическом уровне каждый такой носитель представляет собой последовательность из блоков одинакового размера

diagram

Как обеспечить одновременный доступ нескольких процессов?
Как обеспечить защиту данных?
Как реализовать защиту от потери энергии?

Логическая структура файловой системы #

Для процессов и конечного пользователя была предложена древовидная структура

Единицей организации данных является каталог, который может содержать другие файлы и каталоги
Первый каталог файловой системы называется корневым
В результате формируется древовидная структура файловой системы

diagram

В задачу ОС входит преобразования логического обращения к дререву файловой системы на обращение к последовательности блоков

Навигация в файловой системе #

При работе за компьютером пользователи постоянно взаимодействуют с файловой системой:

Приложение — это файл, который располагается где-то в файловой системе
Все данные пользователя расположены в файлах: текстовые документы, фотографии, таблицы и так далее
Приложения для своей работы используют разделяемые библиотеки, файлы, различные ресурсы (тоже файлы)
Приложения используют файлы для хранения собственной конфигурации

При работе с командным интерфейсом пользователю необходимо указывать приложениям местоположение файлов, с которыми они должны работать

Структура файловых каталогов #

В Windows существует множество файловых деревьев, для идентификации которых используются названия C, D и так далее

diagram

В UNIX-подобных ОС существует только одно дерево каталогов, различные дисковые разделы подключаются к единому дереву каталогов, начиная с корневого каталога /

diagram

Текущий рабочий каталог #

Для удобства построения путей к нужным файлам была введена концепция текущего рабочего каталога

Без её помощи можно стоить пути только абсолютно, начиная с корневого каталога /

/home/user/my-data/marks.ods

Это соответствует следующей структуре каталогов

/
└── home
    └── user
        └── my-data
            └── marks.ods

С помощью рабочего каталога можно сократить вводимый пользователем путь:

marks.ods

Эти пути будут указывать на один и тот же файл, если текущий рабочий каталог

/home/user/my-data/

Относительный путь #

Путь к файлу = текущий рабочий каталог + относительный путь

/home/user/my-data/ + marks.ods = /home/user/my-data/marks.ods

Относительные пути значительно сокращают скорость работы с нужными файлами, если их правильно применять

Общая рекомендация: перед работой с файлами смените рабочий каталог на тот, из которого ближе всего будет писать относительные пути к файлам

Как узнать текущий рабочий каталог #

Команда pwd позволяет узнать текущий рабочий каталог

andrey@hp-laptop:~$ pwd
/home/andrey

/home/andrey — это вывод команды pwd

Как указывать относительные пути к другим каталогам #

Согласно древовидному представлению мы можем двигаться в трёх направлениях:

Вверх, к родительскому каталогу
Остаться на месте в текущем каталоге
Вниз, в один из подкаталогов

Вверх #

Для движения «вверх» необходимо использовать специальный путь: ..

Например для составления пути к файлу data.txt в родительском каталоге необходимо составить относительный путь ../data.txt

Родительский каталог/
├── Рабочий каталог/
│   ├── cute-animals/
│   │   └── cat.png
│   └── picture.png
└── data.txt

Остаться на месте #

Для указания текущего каталога используется специальное название: .

Для указания пути к файлу picture.jpg в текущем каталоге следующие формы будут одинаковыми:

./picture.jpg
picture.jpg

Родительский каталог/
├── Рабочий каталог/
│   ├── cute-animals/
│   │   └── cat.png
│   └── picture.png
└── data.txt

Спуститься вниз в один из подкаталогов #

Для указания пути к файлу cat.png, расположенному в подкаталоге cute-animals необходимо сформировать: cute-animals/cat.png

Родительский каталог/
├── Рабочий каталог/
│   ├── cute-animals/
│   │   └── cat.png
│   └── picture.png
└── data.txt

Отображение файлов в каталоге #

Для получения информации о файлах в каталоге используется приложение ls

andrey@hp-laptop:~$ ls
 bin           Desktop   Documents     libvirt-images   Postman
 snap ...

Если не давать ей дополнительных аргументов, то можно получить информацию о текущем рабочем каталоге

Скрытые файлы в UNIX #

Согласно соглашению об именах файлы, которые начинаются с символа точки, считаются скрытыми и их приложение ls в своём выводе по умолчанию не показывает

Чтобы увидеть все файлы, включая скрытые необходимо приложению ls передать аргумент -a: ls -a

[andrey@hp-laptop ~]$ ls -a
 .  ..  .bash_history  .bash_logout  .bash_profile  .bashrc  .cache
 .config  .local .lpoptions  .mutt  .psql_history  .rpmmacros  .ssh
 .wget-hsts  .xprofile  .xsession.d ...

Скрытые файлы зачастую содержат конфигурационные файлы приложений
Пользователю редко необходимо эти файлы редактировать

Изменение текущего рабочего каталога #

Для изменения текущего рабочего каталога используется команда cd

Для перехода в другой каталог необходимо в качестве аргументу команды cd передать либо абсолютный, либо относительный путь к целевому каталогу

Пример структуры каталогов

/
└── usr
    ├── bin
    ├── doc
    ├── lib
    ├── sbin
    └── share

Использование абсолютных путей #

С помощью абсолютного пути можно перейти в целевой каталог из любого места файловой системы

Для перехода в /usr/bin можно написать

cd /usr/bin

Изменение рабочего каталога с относительными путями #

При использовании относительных путей экономим время на набор, но надо быть аккуратным - путь зависит от текущего рабочего каталога

Предположим, что мы находимся в каталоге /usr/bin проведём ряд переходов

Пример структуры каталогов

/
└── usr
    ├── bin
    ├── doc
    ├── lib
    ├── sbin
    └── share

$ pwd
/usr/bin
$ cd .. # Переход в /usr
$ pwd
/usr
$ cd lib # Переход в /usr/lib
$ pwd
/usr/lib
$ cd ../share # Переход в /usr/share
$ pwd
/usr/share

Специальные аргументы команды `cd` #

Команда cd может также принимать следующие специальные аргументы:

- — переход в предыдущий каталог
без аргументов — переход в домашний каталог
~bob — переход в домашний каталог пользователя bob

Также можно воспользоваться ~ для указания пути к домашнему каталогу текущего пользователя. Данный путь будет работать везде, не только с командой cd

Особенности файловой системы Linux #

Имена файлов и каталогов зависят от регистра #

Следующие наборы имён в Linux будут разными в отличие от Windows и macOS:

File.txt, file.txt
DataBase.db, database.DB

Командный интерфейс не различает расширения файлов #

В графическом интерфейсе пользователи привыкли взаимодействовать с данными путём нажатия на файл. В результате этого действия ОС открывает приложение, которое позволяет работать с файлом

В командном интерфейсе реализована другая логика: необходимо вызвать приложение и указать ему файл, который необходимо обработать

Можно вызвать приложение, которое автоматически найдёт приложение по расширению или типу файла, т.е. «нажать» на файл из командного интерфейса

Пробелы в названий файлов и каталогов #

В Linux можно строить достаточно длинные пути к файлам и каталогам, однако для текстового интерфейса пробелы в названии файлов представляют определённую сложность

Предположим, что мы хотим перейти в каталог с названием cool things и напишем команду cd cool things

Данная команда не будет успешна, т.к. для cd будет передано 2 аргумента: cool и things, а не один

Для решения этой задачи надо либо экранировать пробел:

С помощью кавычек: cd 'cool things'
С помощью слеша: cd cool\ things

Либо по возможности избегать пробелов в названиях файлов

Автоматическое дополнение пути #

Может показаться, что формировать длинные пути сложно с клавиатуры и неудобно, но это не так. Для ускорения процесса можно воспользоваться клавишей <TAB>, которая позволяет автоматически разрешить путь к каталогу

Рассмотрим следующую структуру каталогов

И построим путь к каталогу path

.
├── another
└── some
    ├── complex
    │   ├── path
    │   └── picture
    └── data

$ cd # начинаем набирать команду cd
$ cd s # нажимаем TAB
$ cd some/ # дополнение
$ cd some/c # вводим c и TAB
$ cd some/complex/ # дополнение
$ cd some/complex/pa # TAB
$ cd some/complex/path

В последнем шаге потребовалось ввести pa, а не p, т.к. существует 2 каталога, которые начинаются на букву p

Если автоматическое дополнение не сработало сразу, то можно нажать на клавишу <TAB> ещё раз и Bash покажет возможные варианты для дополнения

Работа с файловой системой #

Файловая система #

Логическая структура файловой системы #

Навигация в файловой системе #

Структура файловых каталогов #

Текущий рабочий каталог #

Относительный путь #

Как узнать текущий рабочий каталог #

Как указывать относительные пути к другим каталогам #

Вверх #

Остаться на месте #

Спуститься вниз в один из подкаталогов #

Отображение файлов в каталоге #

Скрытые файлы в UNIX #

Изменение текущего рабочего каталога #

Использование абсолютных путей #

Изменение рабочего каталога с относительными путями #

Специальные аргументы команды cd #

Особенности файловой системы Linux #

Имена файлов и каталогов зависят от регистра #

Командный интерфейс не различает расширения файлов #

Пробелы в названий файлов и каталогов #

Автоматическое дополнение пути #

Специальные аргументы команды `cd` #