Filesystem Hierarchy Standard

Filesystem Hierarchy Standard - Standard für die Verzeichnisstruktur unter Unix-ähnlichen Betriebssystemen (FHS)

Beschreibung

Linux/Dateisystem/Hierarchie

Beispiel eines Standard-Stammverzeichnisses

Zielgruppe

* Softwareentwickler

* Systemintegratoren

Systemadministratoren

Ziele

Interoperabilität von Computerprogrammen

Lage von Verzeichnissen und Dateien vorhersehbar machen

Entwicklung

Beginn

Entwicklung dieser Richtlinie begann im August 1993 und war zunächst nur auf Linux bezogen
Zwischenzeitlich trugen einige Entwickler von FreeBSD dazu bei, einen umfassenden Standard für alle Unix-ähnlichen Systeme zu schaffen
Diese Zusammenarbeit wurde im Mai 2011 offiziell eingestellt, nachdem die Linux Foundation das Projekt übernommen hatte

/usr-Merge

Seit etwa 2011 führen verschiedene, große Distributionen den so genannten Usrmerge (/usr-Merge) durch, welcher mit dem FHS formal per symbolischer Verknüpfung vereinbar ist

Dadurch wird zwar die Systematik des FHS nicht vollständig beibehalten, die Kompatibilität zu bestehenden Programmen ist damit aber weiterhin gewährleistet

| Maintainer = Linux Foundation
| Hersteller = LSB-Arbeitsgruppe
| Erscheinungsjahr = 1994
| Betriebssystem = Linux
| Website = refspecs.linuxfoundation.org/fhs

Dateikategorien

Der FHS unterscheidet Dateien unter zwei Aspekten

Aspekt	Beschreibung
"static" oder "variable"	Als "static" gelten jene Dateien, die sich ohne den Eingriff eines Systemadministrators nicht ändern Alle anderen Dateien werden als "variable" betrachtet
"shareable" oder "unshareable"	Als "shareable" gelten jene Dateien, die über ein Rechnernetz von anderen Computern genutzt werden können Alle anderen Dateien werden als "unshareable" betrachtet

Kategorien von Dateien

Aus diesen beiden Aspekten ergeben sich vier Kategorien von Dateien

static shareable
static unshareable
variable shareable
variable unshareable

Um Datensicherungen und Bereitstellungen im Rechnernetz effizienter zu gestalten, sieht der FHS vor, keine Dateien unterschiedlicher Kategorie im selben Verzeichnis zu speichern

Struktur

Hierarchische Struktur

Unix-Derivate

Lange Zeit hat jedes Unix-Derivat seine eigenen Vorstellungen vom Aufbau seiner Dateiverwaltung mitgebracht,

aber unterdessen ist man sich mehr oder weniger einig geworden und erarbeitete den Filesystem Hierarchie Standard, der wichtige Strukturen definiert
Die meisten Distributionen folgen diesen Richtlinien, wobei Abweichungen oft durch unterschiedliche Auslegung des Standards begründet werden
Neben der Beschreibung der vorgesehenen Verwendung jedes Verzeichnisses, werden auch konkrete Kommandos genannt, die mindestens in diesen Verzeichnissen vorhanden sein müssen. Des Weiteren finden systemspezifische Vorgaben und optionale Komponenten Erwähnung
Sobald der Kernel aktiv ist, lädt er als Erstes das Root-Filesystem, in dem alle für die Aufgaben des Kernels notwendigen Programme und Konfigurationsdateien angesiedelt sein müssen

Programme

Dienstprogramme zum Prüfen und Reparieren des Dateisystems
Programme zum Sichern der Systemdaten und zur Installation neuer Systemteile
Eventuell wichtige Netzwerkprogramme

Benutzer

Als Benutzer werden Sie alle Daten als Dateien auf einem Datenträger (meist einer Festplatte) speichern. (Texte, Einstellungen, Programme und weitere)

Um auf diese Daten zugreifen zu können, werden Sie mit einem Namen und weiteren Eigenschaften in einem Ablagesystem geordnet
Ein Dateisystem ist ein Ordnungsschema für Dateien. Dateien werden in Verzeichnissen zusammengefasst. Verzeichnisse sind also Behälter für Dateien
Ein Verzeichnis kann sowohl Dateien als auch weitere Verzeichnisse enthalten. Verzeichnisse werden so hierarchisch unter dem Wurzelverzeichnis (root-directory) angeordnet

Windows

Unterschiede zu Windows

	Beschreibung
Laufwerksbuchstaben	Das Root-Verzeichnis wird durch den Slash (/) repräsentiert und hat keinen weiteren Namen
Slash (/) und Backslash (\)	Der Slash (/) wird als Trennzeichen bei der Angabe von Dateipfaden benutzt

Beispiel

Eine Datei die sich in Ihrem Home-Verzeichnis befindet, kann folgende Ortsangabe haben

/home/user/text

Sie möchten mit dem Befehl cat eine Datei anzeigen, die sich auf einer cdrom befindet

cat·/cdrom/text

Stammverzeichnis

Das Volume, meist in Form einer Partition, des Stammverzeichnisses muss all jene Dateien enthalten, die zum Hochfahren des Betriebssystems und zum Einbinden weiterer Partitionen notwendig sind

Um ein System reparieren zu können, muss sie auch die dazu notwendigen Hilfsmittel enthalten

Um die Flexibilität und Zuverlässigkeit zu erhöhen, empfiehlt der FHS, Teile der Verzeichnisstruktur in anderen Partitionen anzulegen

Zusätzliche Partitionen sind unter Unix und ähnlichen Betriebssystemen transparent

Stammverzeichnis

Folgende Verzeichnisse oder symbolische Verknüpfungen auf Verzeichnisse werden im Stammverzeichnis verlangt

/bin	Binärdateien grundlegender Befehle
/boot	statische Dateien des Bootloaders
/dev	Gerätedateien	"devices" (Geräte wie Festplatten und Systemkonsole)
/etc	Host-spezifische Systemkonfiguration
/lib	grundlegende dynamische Bibliotheken und Kernel-Module
/lib32	Alternative Kernel-Module und dynamische Bibliotheken	Multilib
/lib64	Alternative Kernel-Module und dynamische Bibliotheken	Multilib
/media	Einhängepunkt für Wechseldatenträger
/mnt	für temporär eingehängtes Dateisystem
/proc	Prozessdateisystem
/opt	zusätzliche Anwendungsprogramme
/run	für laufende Prozesse relevante Daten
/sbin	essenzielle Binärdateien des Systems
/srv	Daten für Dienste
/tmp	temporäre Dateien	"temporary files" (temporäre Dateien, üblicherweise auf schnellem Gerät)
/usr	sekundäre Hierarchie
/var	variable Daten	Die Verzeichnisse /var sind so konzipiert, dass sie nicht in der Partition des Stammverzeichnisses liegen müssen
/home	Benutzerverzeichnisse: Verzeichnisse der Benutzer
/root	Benutzerverzeichnis des Root-Kontos
/lib…	alternative dynamische Bibliotheken, beispielsweise /lib64 für Multilib-Systeme (Bibliotheken für sowohl einen 32-Bit- als auch einen 64-Bit-Betriebsmodus)

Andere Verzeichnisse sollen im Stammverzeichnis nicht angelegt werden

Anwendungsprogramme sollen keine Dateien im Stammverzeichnis fordern oder anlegen

Die wichtigsten Systemverzeichnissen

Verzeichnis	Beschreibung
/	Hier sollte keine Dateien liegen
/bin	Systemverwaltungsprogramme für alle Benutzer
/boot	Dateien des Bootmanagers und des Kernels
/dev	Gerätedateien
/etc	Systemweite Konfigurationsdateien
/home	Login-Verzeichnisse der Benutzer
/lib	Shared Libraries des Basissystems
/lost+found	Dateien, die beim Plattencheck anfallen
/media	Mountpoint für Wechseldatenträger
/mnt	Mountpoint für vorübergehende Mount-Vorgänge
/opt	Optionale Erweiterungspakete (in Unterverzeichnissen)
/proc	Abbild von Kernel-Daten
/root	Home-Verzeichnis des Superusers (root)
/sbin	Programme zur Systemadministration
/tmp	Temporäre Dateien
/usr	Zweites Hauptverzeichnis für Programme (Unix System Resources)

Verzeichnisse in der Wurzel

/bin	Die wichtigsten Benutzer-Kommandos, um mit dem System arbeiten zu können
/boot	Hier findet man die statischen Dateien des Bootmanagers und die Kernel
/dev	Device Files, Gerätedateien
/etc	Enthält alle lokalen Konfigurationsdateien (Tastatur, X, Netzwerk...)
/home	Alle Heimatverzeichnisse der Nutzer findet man hier. Nach dem Login landet jeder Benutzer (i.d.R.) in seinem Home. Heimatverzeichnisse können vom Systemverwalter auch an anderer Stelle angesiedelt werden
/lib	Die beim Systemstart benötigten Bibliotheken Kernelmodule in eigenem Unterverzeichnis
/mnt	Mountpunkt für temporäre Partitionen
/opt	Software, die nicht zum üblichen Installationsumfang von Unix-Systemen gehören, werden oft unter diesem Zweig installiert. So werden nahezu alle kommerziellen Softwarepakete hier eingerichtet; auch die Programme zur KDE befinden sich hier
/root	Heimatverzeichnis des Administrators. In realen Unix Installationen werden die Heimatverzeichnisse aller Nutzer oft auf einem Server gehalten. Bei einem Ausfall eines solchen Servers sollte aber zumindest Root in der Lage sein, vernünftig mit dem System zu arbeiten
/sbin	Wichtige System-Programme (beim Booten benötigt; Ausführung erfordert Root-Rechte)
/tmp	Temporäre Dateien können hier abgelegt werden, jeder Nutzer ist dazu berechtigt
/usr	Zweite Hierarchie
/var	Variable Daten

Nach der Installation von Linux befinden sich eine ganze Reihe von Systemverzeichnissen auf Ihrer Festplatte

Jedes dieser Verzeichnisse hat eine genau festgelegte Aufgabe. In der folgenden Grafik ist ein Ausschnitt aus der Verzeichnisstruktur eines UNIX-Systems abgebildet
Diese bei allen UNIX-Systemen ähnliche Struktur wird als File System Hierarchie-Standart bezeichnet. Alle UNIX-Dialekte müssen sich daran messen lassen, wie eng sie sich an diesen Standard halten
Man spricht hier bildlich von einem (umgedrehten) Baum, dessen Wurzel das Stammverzeichnis (/) ist
Das Stammverzeichnis (root) ist also das Vaterverzeichnis für die darunter liegenden Kind-Verzeichnisse (bin, dev, etc ...)
Die Kind-Verzeichnisse user, pub, ftp und www haben home als Vater-Verzeichnis. Genau wie bei einem Familienstammbaum kann zwar ein Vater mehrere Kinder haben, ein Kind jedoch immer nur einen Vater
Da Unix ein Multi-User-Betriebssystem ist, wird auf eine strikte Trennung von System-, Programm- und Benutzerdaten geachtet

Linux-Besonderheiten
Speziell für Linux-Systeme

Allgemein	Der Name des Standard-Kernels ist vmlinux oder vmlinuz
/dev	Enthält nur die im Dokument Linux Allocated Devices beschriebenen Links (sonst wie oben)
/proc	Enthält Kernel- und Prozessinformationen in einem virtuellen Dateisystem
/sbin	Enthält zusätzlich Routinen zum ext2-Dateisystem und lilo
/usr/src	Enthält zusätzlich die Kernelquellen

/usr

Zweite Verzeichnishierarchie /usr

Usrmerge

Bei der meist mit "Usrmerge" (für "/usr merge") oder "merged-usr"

bezeichneten Vereinigung der Verzeichnisse /bin, /sbin und /lib sowie gegebenenfalls /lib32 oder /lib64 bei Multilib-Systemen mit ihren jeweiligen Gegenstücken unter /usr geht die strikte formale Trennung dieser Verzeichnisse gemäß FHS zwar verloren, solange die Verzeichnisse symlinks aufeinander sind, bleibt die Kompatibilität zum FHS allerdings weiterhin bestehen

Ob die entsprechenden Dateien nach der Umstellung im relevanten Unterverzeichnis unterhalb von /usr abgelegt werden oder im Wurzelverzeichnis, ist danach ohne Belang

/usr/bin
/usr/sbin
/usr/lib
/usr/lib64

Im Beispiel wird aus /bin ein Symlink auf /usr/bin sowie /sbin auf /usr/sbin

dasselbe gilt für die /usr befinden, widerspricht zwar der im FHS definierten Trennung, die Umstellung ist allerdings für alte ("legacy") wie aktuelle Programme vollständig transparent

Motivation

Trennung gemäß FHS ist überflüssig geworden
Handhabung vereinfachen
Übersichtlichkeit und Durchsuchbarkeit verbessern
Anwendung für Sandboxes und Container vereinfachen

Entwicklung

Dieser "merge" (dt. für "Vereinigung [der Verzeichnisse]") wurde von fast allen großen Linux-Distributionen in den 2010er-Jahren durchgeführt
Nach Solaris Ende 2010 und Fedora 2012 führten auch Arch und Ubuntu den Usrmerge durch
Bei Debian wird seit Version 10 (Buster) ein vereinheitlichtes Dateisystem ausgeliefert und ist voraussichtlich ab Version 13 (Trixie) vollständig umgesetzt

/var

Variable Daten

Var

/proc

Prozessdateisystem

/proc - Prozessdateisystem

Beschreibung

Das Prozessdateisystem stellt zur Laufzeit die Daten des Kernels in Form eines normalen Dateisystems dar

Als Mount-Point dient normalerweise /proc
Dieses Dateisystem existiert allein im Hauptspeicher und nicht auf der Festplatte

Ein Blick in das Verzeichnis offenbart den Inhalt

$ ls /proc
1  157 179 195 243 279 cmdline kcore misc stat
105 160 180 196 244 281 cpuinfo kcore_elf modules swaps
106 161 181  2 245 283 devices kmsg mounts sys
112 162 182 205 246  3 dma ksyms net tty
117 165 183 206 247  4 fb loadavg partitions uptime
121 166 184 209 249  5 filesystems locks pci version
136 171 185 227 252  6 fs lvm rtc
147 176 186 233 258 74 ide mdstat scsi
151 177 187 236 276 78 interrupts meminfo self
155 178 188 239 277 bus ioports memstat slabinfo

Sinn dieses Abbildes der Kerneldaten

Programmen das Lesen dieser Daten zu ermöglichen
ohne auf den Kernelbereich zugreifen zu müssen
Sicherheit

Im Einzelnen bedeuten die Einträge

Name	beinhaltet
1,105, ...	Diese Zahlen entsprechen den PIDs der laufenden Prozesse und sind Unterverzeichnisse, die wiederum die relevanten Daten der Prozesse beinhalten. # ls /proc/1 cmdline cwd environ exe fd maps mem root stat statm status cwd ist das aktuelle Arbeitsverzeichnis und root das Wurzelverzeichnis. Im Unterverzeichnis fd stehen die Deskriptoren der geöffneten Dateien.
cmdline	Enthält die Bootzeile, mit der der Kernel gestartet wurde. In den Unterverzeichnissen zu den einzelnen Prozessen stehen hier die Optionen beim Start des jeweiligen Prozesses. cat /proc/cmdline auto BOOT_IMAGE=Linux
cpuinfo	Typ und Leistung der CPU findet man hier. cat /proc/cpuinfo processor : 0 vendor_id : AuthenticAMD cpu family : 5 model : 8 model name : AMD-K6(tm) 3D processor stepping : 12 cpu MHz : 451.034814 fdiv_bug : no hlt_bug : no sep_bug : no f00f_bug : no coma_bug : no fpu : yes fpu_exception : yes cpuid level : 1 wp : yes flags : fpu vme de pse tsc msr mce cx8 sep mtrr pge mmx 3dnow bogomips : 897.84
devices	Major und Minor Number der im Kernel geladenen Treiber stehen hier. cat /proc/devices Character devices: 1 mem 2 pty 3 ttyp 4 ttyS 5 cua 7 vcs 10 misc 29 fb 36 netlink 99 ppuser 128 ptm 136 pts 162 raw Block devices: 1 ramdisk 2 fd 3 ide0 7 loop 9 md 22 ide1
filesystems	Die vom Kernel unterstützten Dateisysteme. cat /proc/filesystems ext2 minix umsdos msdos vfat nodev proc nodev nfs iso9660 nodev devpts
interrupts	Liste der belegten Hardwareinterrupts mit Zugriffsstatistik. cat /proc/interrupts CPU0 0: 2381241 XT-PIC timer 1: 51482 XT-PIC keyboard 2: 0 XT-PIC cascade 8: 2 XT-PIC rtc 10: 26390 XT-PIC eth0 12: 337541 XT-PIC PS/2 Mouse 13: 1 XT-PIC fpu 14: 262940 XT-PIC ide0 15: 4 XT-PIC ide1
kcore	Zugang zum Arbeitsspeicher (nur für root)
locks	Liste der aktiven Dateisperren. cat /proc/locks 1: POSIX ADVISORY WRITE 843 03:05:507930 0 2147483647 c652a920 00000000 c652a 740 00000000 c232bf44 1: -> POSIX ADVISORY WRITE 844 03:05:507930 0 2147483647 c232bf44 00000000 00 000000 00000000 c652a920 2: FLOCK ADVISORY WRITE 0 03:05:145478 0 2147483647 c652a740 c652a920 c652a62 0 00000000 00000000 3: FLOCK ADVISORY WRITE 0 03:05:155744 0 2147483647 c652a620 c652a740 c652a5c 0 00000000 00000000 4: POSIX ADVISORY WRITE 133 03:05:145472 0 2147483647 c652a5c0 c652a620 00000 000 00000000 00000000
meminfo	Speicher- und Swap-Auslastung. cat /proc/meminfo total: used: free: shared: buffers: cached: Mem: 130813952 124973056 5840896 56123392 17874944 33165312 Swap: 139821056 172032 139649024 MemTotal: 127748 kB MemFree: 5704 kB MemShared: 54808 kB Buffers: 17456 kB Cached: 32388 kB BigTotal: 0 kB BigFree: 0 kB SwapTotal: 136544 kB SwapFree: 136376 kB
Stat	Statusinformation des Kernels. cat /proc/stat cpu 58798 1 10291 2329306 disk 38353 0 0 0 disk_rio 26383 0 0 0 disk_wio 11970 0 0 0 disk_rblk 52790 0 0 0 disk_wblk 23970 0 0 0 page 99771 32285 swap 5 64 intr 3085540 2398396 52805 0 0 0 0 90 0 2 0 26551 0 344639 1 263052 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ctxt 3408251 btime 950767448 processes 1311
sys	Verschiedene Informationen zum Laufzeitsystem stehen in diesem Unterverzeichnis. ls /proc/sys debug dev fs kernel net proc sunrpc
version	Kernelversion und Übersetzungsdatum des aktiven Kernels. cat /proc/version Linux version 2.2.14 (sonne@galaxis.de) (gcc version egcs-2.91.66 19990314/Linux (egcs-1.1.2 release)) #1 Mon Feb 14 15:51:29 CET 2000

Anwendung

Problembehebung

Konfiguration

Dateien

Datei	Beschreibung
/proc/sys
/etc/sysctl.conf

Anwendung

Pfadangaben
Zugriff auf Datenträger	mount
Arbeiten im Dateisystem	Linux/Dateisystem/Grundlagen

Anhang

Siehe auch

Links