Linux/Dateisystem/Hierarchie

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topic - Kurzbeschreibung

Beschreibung

  • hierarchische Struktur
  • 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.

Zu den Programmen gehören

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

Beschreibung

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

Unterschiede zu Windows

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

Übersicht

  • 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.

Die wichtigsten Systemverzeichnissen

Verzeichnis Beschreibung / Funktion
/ 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
Devices), die die gesamte Hardware beschreiben (Festplatte, Floppy, RAM...), sowie einige Devices mit speziellen Aufgaben. Drei Informationen sind für jedes Device rele­vant: 
brw-rw-rw- 1 root disk 2, 0 Nov 8 20:48 /dev/fd0

Art des Zugriffs

  • Blockorientiert (b) - gepufferter Zugriff, zum Beispiel
Festplatten
  • Zeichenorientiert (c) - ungepufferter Zugriff, zum Beispiel
Bildschirm, Drucker

brw-rw-rw- 1 root disk 2, 0 Nov 8 20:48 /dev/fd0

Hauptgerätenummer (major device number)

  • Nummer des zu verwendenden Treibers
  • Unter jeder Nummer existiert je ein Treiber für zeichen- und blockorientierte Geräte (zum Beispiel Nummer 2 für Termi­nals (c) und Floppys (b))
  • Beschreibung vergebener Nummern unter /usr/src/Documentation/devices.txt
brw-rw-rw- 1 root disk 2, 0 Nov 8 20:48 /dev/fd0

Nebengerätenummer (minor device number):

  • Nummer der zuständigen Routine in einem Treiber Dient zum Beispiel zur Unterscheidung der Diskettenformate im Floppytreiber, für ein zweites CD-ROM usw.

Ein etwas ungewöhnliches Device ist /dev/null, der Mülleimer von Unix. Möchte man zum Beispiel bei der Suche nach Dateien Fehlermeldungen (permission denied) vermeiden, hilft Folgendes 

find / -name "*" 2> /dev/null

Den Mechanismus erläutert der Abschnitt Ein/Ausgabe-Umleitung

Wichtige Gerätedateien sind
cdrom Link auf eine entsprechende Datei (zum Beispiel cdu535)
cua* Serielle Schnittstellen (ausgehende Verbindungen)
fd* Diskettenlaufwerke
hd* IDE-Festplatten
kmem Speicherauszug (core)
lp Parallele Schnittstellen
mouse Link auf die entsprechende Datei
port IO-Ports
sd* SCSI-Festplatten
tty Terminalkonsolen
ttys* Serielle Schnittstellen (eingehende Verbindungen)
/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

Der Filesystem Hierarchie Standard bezeichnet die Verzeichnisse unter /usr als "zweite Hierarchie".

Die zweite Verzeichnishierarchie - /usr

/usr/X11R6 X Window System (Version 11, Release 6)
/usr/X386 X Window System (Version 11, Release 5 auf x86er)
/usr/bin Die meisten Nutzerprogramme
/usr/games Spiele und Lernprogramme
/usr/include Headerdateien für C-Programme
/usr/lib Allgemeine Bibliotheken (außer X11)
/usr/local Lokale Hierarchie. Hier hat der Administrator die Möglichkeit, Nicht-Standard-Pakete einzuspielen.
/usr/sbin (weniger wichtige) Systemprogramme
/usr/share Architektur-abhängige Dateien
/usr/src Quelldateien zu den Paketen

Links unter /usr

Einige (symbolische) Links sind ebenso vorgeschrieben:

/usr/spool Link auf /var/spool
/usr/tmp Link auf /var/tmp
/usr/spool/lock Link auf /var/lock
  • Es gibt eine Menge Daten, die permanenter Veränderung unterliegen oder nur kurze Zeit existieren.
  • Proto­kollierungen fallen ebenso in diese Kategorie, wie auch Mails, zu druckende Dateien, News, ...
  • Insbesondere auf Servern sollte dem Verzeichnis /var eine eigene Partition gegönnt werden.

Variable Daten - /var

/var/account Prozessnutzungsprotokoll (falls unterstützt)
/var/cache Zwischenspeicher von Programmen
/var/crash Speicherauszug bei Systemabsturz (falls unterstützt)
/var/games Variable Spieledaten
/var/lock Sperren (Dateien, Geräte, etc)
/var/log Protokolle über Systemvorgänge
/var/mail Mailboxen der Nutzer
/var/opt Variable Daten der optionalen Programme
/var/run Dateien zu laufenden Prozessen
/var/spool Von Anwendungen gespoolte Daten
/var/state Variable Status Informationen
/var/tmp Temporäre Dateien, die zwischen Reboots erhalten bleiben
/var/yp Dateien des Network Information Systems

Linux-Besonderheiten

Speziell für Linux-Systeme definiert der Standard Weiteres:

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

Prozessdateisystem - /proc

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 ist es, 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

Pfadangaben

Pfadangaben beschreiben den Weg zu einer Datei entlang der Dateisystemhierarchie

Absolute Pfadangaben

  • Absoluter Pfad bedeutet, dass Sie den ganzen Pfad vom Hauptverzeichnis aus angeben, egal in welchem Verzeichnis Sie sich selbst gerade befinden.
  • Ein Verzeichniswechsel mit einer absoluten Pfadangabe beginnt immer mit einem Slash.
  • Sie müssen also bei einem Verzeichniswechsel mit einer absoluten Pfadangabe Ihre eigene Position nie berücksichtigen.

Beispiel 

~ $ cd /var
/var $

Relative Pfadangaben

  • Bei einem Verzeichniswechsel mit relativer Pfadangabe bewegen Sie sich relativ zum aktuellen Verzeichnis fort.
  • Eine relative Pfadangabe beginnt deshalb nie mit einem Slash.

Beispiel

Es wurde hier relativ zum /var-Verzeichnis in das /var/log-Verzeichnis gewechselt. 

/var # cd log
/var/log #


Zugriff auf Datenträger

siehe mount

Arbeiten im Dateisystem

siehe Linux/Dateisystem:Grundlagen

Fehlerbehebung

Konfiguration

Dateien

Anhang

Siehe auch

Unterseiten

Sicherheit

Dokumentation

RFC
Man-Pages
Info-Pages

Links

Einzelnachweise
Projekt
Weblinks

Testfragen

Testfrage 1

Antwort1

Testfrage 2

Antwort2

Testfrage 3

Antwort3

Testfrage 4

Antwort4

Testfrage 5

Antwort5


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