文件管理与IO重定向精要指南

一、文件系统核心结构

1. 目录树特性

   • 单根倒置树结构，根目录 /
   • 文件名称大小写敏感（Mail ≠ mail）
   • 隐藏文件以 . 开头（如 .bashrc）
   • 路径分隔符：/
   • 最大文件名长度：255字节
   • 最大路径长度：4095字节

2. 文件类型标识

   符号	类型	示例
   -	普通文件	file.txt
   d	目录	/home/user
   l	符号链接	/bin/sh → dash
   b	块设备	/dev/sda
   c	字符设备	/dev/tty
   p	管道文件	named_pipe
   s	套接字文件	/run/docker.sock

3. 目录颜色约定

   • 蓝色：目录
   • 绿色：可执行文件
   • 红色：压缩文件
   • 浅蓝：链接文件
   • 灰色：其他文件

二、目录与文件操作

1. 目录管理

   mkdir /data/project           # 创建目录
   mkdir -p /data/project/{src,log} # 递归创建
   tree -L 2 /data               # 查看目录结构（2级深度）
   basename /path/to/file.txt    # 输出 file.txt
   dirname /path/to/file.txt     # 输出 /path/to
   

2. 安全删除实践

   场景	安全操作	危险操作
   删除文件	rm -f old.log	rm -rf /data/*
   生产环境删除	mv bigfile /tmp/trash/	rm -rf /*
   清空正在使用的文件	cat /dev/null > running.log	直接删除导致空间不释放

3. 文件占用问题解决

   lsof | grep deleted         # 查找被删除但未释放的文件
   ps aux | grep 1234          # 查看占用进程(1234为PID)
   kill -9 1234                # 终止进程
   df -h                       # 验证空间释放
   

三、文件元数据与时间戳

1. 时间类型对比

   类型	查看命令	触发条件
   atime	ls -lu / stat	文件被读取
   mtime	ls -l (默认) / stat	文件内容修改
   ctime	ls -lc / stat	元数据变更(权限/所有者等)

2. 元数据操作

   stat file.txt            # 查看详细元数据
   file unknown.bin         # 检测文件类型
   touch file.txt           # 更新所有时间戳
   

四、通配符与模式匹配

# 备份非隐藏文件
cp -a !(.*) /backup/  

五、Inode 深度解析

1. Inode 结构

   graph LR
   A[文件名] --> B[Inode 表]
   B --> C[元数据]
   C --> D[权限/大小/时间]
   C --> E[数据块指针]
   

2. 关键命令

   ls -i file.txt        # 查看inode号
   df -i                 # 查看分区inode总数
   df -h                 # 查看磁盘空间使用
   

3. 空间未释放解决方案

   lsof +L1              # 查找已删除但被占用的文件
   > /var/log/app.log    # 清空文件释放空间
   systemctl restart service # 重启占用进程
   

六、IO重定向高级技巧

1. 标准流描述符

   FD	名称	默认设备
   0	stdin	键盘
   1	stdout	屏幕
   2	stderr	屏幕

2. 重定向操作符

   cmd > file         # 标准输出覆盖重定向
   cmd >> file        # 标准输出追加重定向
   cmd 2> error.log   # 标准错误重定向
   cmd &> all.log     # 混合输出重定向
   cmd 2>&1 | tee output.log # 同时输出到屏幕和文件
   

3. 高级用法

   # 多行输入重定向
   cat <<EOF > config
   line1
   line2
   EOF
   
   # Here String
   tr 'a-z' 'A-Z' <<< "hello"
   
   # 进程替换
   diff <(ls dir1) <(ls dir2)
   

七、文本处理命令

1. tr 字符转换

   echo "123456" | tr '123' 'ABC'     # ABC456
   echo "Hello123" | tr -d '0-9'      # Hello
   echo "aaabbbccc" | tr -s 'ab'      # abccc
   

2. tee 双路输出

   # 覆盖写入
   echo "New Data" | tee output.log
   
   # 追加写入
   dmesg | tee -a system.log
   
   # 忽略中断信号
   important_process | tee -i logfile