Иерархия каталогов и файловых систем в Linux
В статье рассказывается о разработанном в рамках проекта Open Source стандарте на структуру каталогов UNIX-подобных операционных систем (подразумеваются Linux и BSD-системы).
Одно из первых понятий, с которыми сталкивается любой пользователь компьютера — это, безусловно, понятие файловой системы. При этом пользователь видит только одну сторону файловой системы, а именно, иерархическую структуру (или дерево) каталогов и файлов. Фактически все каталоги тоже являются файлами, и с точки зрения механизма хранения файлов на диске все файлы, включая каталоги, организованы одинаково [1]. Но для человека работать с “линейным” списком, содержащим тысячи файлов, было бы крайне неудобно, поэтому и было изобретено понятие “каталога”, чисто логического образования, позволяющего дать каждому файлу понятное для человека “полное имя”, определяющее некий “путь” к файлу в единой структуре каталогов.
Поскольку структура каталогов – понятие чисто логическое и к реальным механизмам работы с файлами не имеет отношения, изначально никаких особых требований на вид логического дерева каталогов со стороны операционной системы не предъявляется. И в силу этого каждый конкретный вариант операционной системы, в частности, каждый из дистрибутивов Linux, мог бы строить это дерево по-своему. Легко понять, что это могло бы привести к возникновению больших проблем в работе программного обеспечения от различных разработчиков, к несовместимости и непереносимости программ, установка новых программ в систему и работа большинства приложений были бы очень затруднены, поскольку масса времени уходила бы на поиск нужных файлов. Подчинение же структуры каталогов определенным стандартам позволяет обеспечить совместимость программного обеспечения, разрабатываемого разными группами авторов и в рамках различных дистрибутивов. Поэтому группой энтузиастов (как все, что создается в рамках движения Open Source) был разработан стандарт на структуру каталогов для UNIX-подобных ОС, так называемый стандарт иерархии файловых систем (Filesystem Hierarchy Standart или кратко FHS) .
Работа по созданию этого стандарта была начата в августе 1993 года с попытки упорядочить структуру файлов и каталогов операционной системы Linux. Вначале стандарт назывался проектом стандартов файловой системы — Filesystem Standarts project (FSSTND), и был ориентирован только на систему Linux. Его первая версия была выпущена 14 февраля 1994 года. Последующие редакции были выпущены 9 октября 1994 и 28 марта 1995 года. В разработке стандарта принимало участие большое количество добровольцев, но главным организатором был Дэниел Квинлан (Daniel Quinlan).
В начале 1995 года с участием сообщества разработчиков системы BSD была поставлена цель создания более общей версии FSSTND, предназначенной не только для Linux, но и для других UNIX-подобных операционных систем. В результате объединенных усилий разработка стандарта сосредоточилась на вопросах, которые являются общими для всех UNIX-подобных систем, включая операционные системы типа 4.4BSD. Учитывая расширение сферы действия стандарта, он был переименован в Filesystem Hierarchy Standard или, для краткости, FHS. Естественно, что «настоящие» UNIX-системы, созданные задолго до появления этого стандарта, ему не соответствуют. Однако FHS учитывает все положительные качества, присущие BSD и другим системам в части поддержки различных архитектур и учета требований работы в гетерогенных сетях. На момент написания этой статьи последней версией стандарта FHS является версия 2.2, которая была выпущена 24 мая 2001 года. Полный исходный текст этого стандарта можно найти в Интернет на сайте http://www.pathname.com/fhs/, а его русский перевод – по адресу http://linux-ve.net/MyLDP/file-sys/fhh-2.2-rus/index.html.
При разработке стандарта FHS его авторы стремились создать в первую очередь справочник, а не учебник по построению структуры каталогов. Стандарт создавался для использования системными интеграторами, разработчиками пакетов программного обеспечения и системными администраторами в процессе создания и поддержки UNIX-совместимых файловых систем.
В основу разработки стандарта были положены следующие соображения.
Во-первых, учитывалось, что в UNIX-подобных ОС структура каталогов представлена в виде единого дерева. Отдельные «ветви» этого дерева могут располагаться на разных носителях, или в разных файловых системах, причем эти файловые системы могут быть разными по своей внутренней организации – на одном носителе это файловая система ext2fs, на другом – vfat, и так далее. Разработчики стандарта стремились обеспечить оптимальное размещение файлов в разных файловых системах с тем, чтобы оптимизировать процессы загрузки, последующего функционирования и возможного обновления системы.
Во-вторых, любая UNIX-система (в том числе и Linux) — система сетевая, и эти файловые системы и соответствующие носители могут физически располагаться даже на разных компьютерах. Поэтому при размещении отдельных файлов в различных частях файловой структуры надо учитывать, что некоторые файлы должны быть доступны с других компьютеров в сети (быть разделяемыми), а к другим файлам доступ по сети необходимо ограничить. Выделение группы разделяемых файлов позволяет экономить общее дисковое пространство. Группа неразделяемых файлов вычленяется как по соображениям безопасности, так и просто потому, что эти файлы определяют локальную конфигурацию системы и поэтому нужны только на данном компьютере. Например, пользовательские каталоги могут (а часто и должны) быть разделяемыми, а файлы настройки процедур загрузки системы должны быть неразделяемыми.
В третьих, файлы делятся на статические (неизменяемые) и изменяемые. К числу статических файлов относятся исполняемые файлы, библиотеки, документация и другие файлы, изменять которые может только администратор системы. Для остальных пользователей эти файлы должны быть доступны только по чтению. Изменяемые файлы – это те, которые любой пользователь может менять без привлечения администратора.
В таблице 1 приведены несколько примеров того, какие каталоги (точнее, файлы каких каталогов) относятся к каждому из 4 классов, образующихся при разбиении всего множества файлов по этим двум критериям.
Таблица 1. Пример выделения классов файлов