Модуль 1.3: Ієрархія файлової системи

Основи системи | Складність: [MEDIUM] | Час: 25–30 хв

Передумови

Перед початком цього модуля:

Обов’язково: Модуль 1.1: Архітектура ядра
Бажано: Модуль 1.2: Процеси та systemd

Що ви зможете робити після цього модуля

Після проходження цього модуля ви зможете:

Орієнтуватися в FHS та пояснити призначення ключових директорій (/etc, /var, /proc, /sys, /tmp)
Знайти будь-який файл або конфігурацію в Linux, знаючи, до якої директорії він належить
Розрізнити /bin, /sbin, /usr/bin та пояснити, чому вони існують
Використовувати /proc та /sys для інспекції стану ядра та апаратного забезпечення в реальному часі

Чому цей модуль важливий

В Linux усе є файлом. Конфігурація, пристрої, процеси, мережеві з’єднання — все представлено у файловій системі.

Розуміння ієрархії файлової системи необхідне для:

Пошуку файлів — де лежать конфіги? де логи?
Усунення несправностей — /proc та /sys відкривають доступ до нутрощів системи.
Роботи з образами контейнерів — образи — це просто набори шарів файлової системи.
Безпеки — знання того, що і де має бути, допомагає помітити аномалії.

Коли ви бачите шлях /var/lib/kubelet або /etc/kubernetes, ви повинні інстинктивно розуміти, які дані там живуть.

Чи знали ви?

Стандарт ієрархії файлової системи (FHS) існує з 1994 року. Він гарантує, що програми та конфігурації знаходяться в передбачуваних місцях у будь-якому дистрибутиві Linux.
В Linux справді все є файлом — навіть залізо. Ваша клавіатура — це /dev/input/event0, ваш жорсткий диск — /dev/sda.
Директорія /proc не існує на диску — це віртуальна файлова система, яку ядро створює в реальному часі в оперативній пам’яті.

Стандарт ієрархії файлової системи (FHS)

/                           ← Корінь усього (Root)
├── bin/                    ← Основні команди для всіх користувачів
├── boot/                   ← Файли завантажувача та ядро
├── dev/                    ← Файли пристроїв
├── etc/                    ← Конфігурація системи
├── home/                   ← Домашні директорії користувачів
├── lib/                    ← Основні системні бібліотеки
├── media/                  ← Точки монтування для змінних дисків (флешки тощо)
├── mnt/                    ← Тимчасові точки монтування
├── opt/                    ← Додаткове ПЗ (third-party)
├── proc/                   ← Віртуальна: інформація про процеси та ядро
├── root/                   ← Домашня директорія суперкористувача root
├── run/                    ← Дані про роботу системи з моменту завантаження
├── sbin/                   ← Системні команди для адміна
├── sys/                    ← Віртуальна: об'єкти ядра та пристрої
├── tmp/                    ← Тимчасові файли
├── usr/                    ← Друга ієрархія (користувацькі програми)
│   ├── bin/                ← Команди користувача
│   ├── local/              ← Вручну встановлене ПЗ
│   └── share/              ← Спільні дані (документація, іконки)
└── var/                    ← Дані, що постійно змінюються
    ├── log/                ← Лог-файли
    └── lib/                ← Стан програм та бази даних

Детальний огляд директорій

/etc — Центр конфігурації

Тут налаштовується абсолютно все.

/etc/passwd — список користувачів.
/etc/shadow — зашифровані паролі.
/etc/hosts — локальна таблиця доменних імен.
/etc/resolv.conf — налаштування DNS.
/etc/kubernetes/ — конфігурація вашого кластера.

/var — Змінні дані

Дані, які ростуть або змінюються під час роботи.

/var/log/ — усі системні та прикладні логи.
/var/lib/docker/ — образи та дані Docker.
/var/lib/kubelet/ — дані агента Kubernetes на вузлі.

/proc — Вікно в ядро та процеси

Віртуальна система, яка показує, що відбувається в пам’яті прямо зараз.

/proc/cpuinfo — інформація про процесор.
/proc/meminfo — стан оперативної пам’яті.
/proc/[PID]/ — папка для кожного запущеного процесу.

Іноди (Inodes): Справжнє обличчя файлу

Inode (index node) — це структура даних, яка зберігає інформацію про файл (крім його назви!).

Що всередині іноди:

Тип файлу.
Права доступу (rwx).
Власник.
Розмір.
Час останньої зміни.
Посилання на блоки даних на диску.

Важливо: Назва файлу зберігається в директорії, а не в іноді. Одне й те саме наповнення (інода) може мати кілька назв — це називається Hard Link (жорстке посилання).

Символічні посилання (Symlinks)

Це як ярлики в Windows. Вони просто вказують на шлях до іншого файлу.

Hard Link: два імені вказують на одну іноду. Видалення одного не впливає на інший.
Symbolic Link: один файл містить шлях до іншого. Якщо видалити оригінал — посилання “зламається”.

Точки монтування (Mount Points)

В Linux диски не мають літер (C:, D:). Натомість будь-який диск або розділ “прикріплюється” до якоїсь папки в загальному дереві.

# Подивитися всі підключені системи
findmnt

/etc/fstab — файл, де записано, які диски підключати автоматично при старті.

Тест

Де зазвичай зберігаються лог-файли в Linux?

Відповідь
У директорії `/var/log/`.
Яка директорія містить файли конфігурації системи?

Відповідь
Директорія `/etc/`.
Що таке /dev/null?

Відповідь
Це спеціальний пристрій ("чорна діра"). Усе, що ви туди запишете, просто зникне. Корисно для придушення зайвого виводу команд.
У чому різниця між /bin та /sbin?

Відповідь
`/bin` містить основні команди для всіх користувачів. `/sbin` містить системні команди, які зазвичай потребують прав адміністратора (root).

Практична вправа

Завдання: Дослідити файлову систему.

Подивіться інформацію про свій процесор через /proc:
Terminal window
```
cat /proc/cpuinfo | grep "model name"
```
Знайдіть найбільші файли в /var/log:
Terminal window
```
sudo du -sh /var/log/* | sort -h
```

Створіть символічне посилання:

echo "test" > original.txt
ln -s original.txt shortcut.txt
ls -l  # Подивіться на стрілочку ->

Перевірте, скільки вільного місця на дисках:
Terminal window
```
df -h
```

Критерії успіху: Ви розумієте призначення основних папок і вмієте отримувати інформацію про систему через віртуальні файли.

Підсумок

FHS — це карта вашої системи.
/etc — для конфігів, /var — для даних, /proc — для інфо.
Inodes — це “паспорт” файлу.
Mount points — це спосіб підключення дисків у дерево папок.

Далі: Модуль 1.4: Користувачі та дозволи — дізнайтеся, як Linux контролює доступ до файлів і програм.