Ubuntu 的 FHS 實現，與 Filesystem Hierarchy Standard 的差異

最後更新日期： 2025 年 4 月 18 日

介紹

Ubuntu 是基於 Debian 的流行 Linux 發行版，廣泛應用於桌面、伺服器和雲端環境。作為遵循 Filesystem Hierarchy Standard (FHS) 的發行版，Ubuntu 的檔案系統結構在很大程度上符合 FHS 3.0 的規範，確保與其他 Linux 發行版的相容性。然而，Ubuntu 根據其設計理念和用戶需求，對 FHS 進行了一些調整和擴展，這些差異主要體現在目錄結構、檔案放置和軟體包管理（如 Snap）等方面。以下詳細介紹 Ubuntu 的 FHS 實現，並分析其與標準 FHS 的差異。

Ubuntu 的 FHS 實現

Ubuntu 的檔案系統結構遵循 FHS 3.0，根目錄（/）下的主要子目錄與 FHS 定義一致。以下概述 Ubuntu 中各主要目錄的實現，重點突出其遵循 FHS 的部分：

/bin 和 /sbin:
- 符合 FHS：儲存基本命令（/bin）和系統管理工具（/sbin），如 ls、cp、fsck。
- 實現細節:
  - Ubuntu 採用 usrmerge（自 16.04 LTS 起逐漸實現），將 /bin 符號連結到 /usr/bin，/sbin 連結到 /usr/sbin。這意味著基本命令和用戶命令實際儲存在 /usr 下，但透過連結保持相容。
  - 內容與 FHS 一致，確保單用戶模式可用。
/etc:
- 符合 FHS：儲存系統和應用配置文件，如 /etc/fstab、/etc/passwd、/etc/apt/sources.list。
- 實現細節:
  - Ubuntu 使用 APT 軟體包管理，/etc/apt/ 包含軟體源配置（如 /etc/apt/sources.list）和快取。
  - 桌面環境配置（如 /etc/gdm/）和服務配置（如 /etc/systemd/）遵循 FHS，但結構因 Ubuntu 的預設軟體（如 GNOME、systemd）而有所不同。
/home:
- 符合 FHS：儲存用戶家目錄，如 /home/<username>，包含 .bashrc、.config/ 等。
- 實現細節:
  - Ubuntu 桌面版預設啟用自動掛載（如透過 udisks），用戶家目錄可能包含桌面環境的快取（如 ~/.cache/）。
  - 可選加密家目錄（透過 ecryptfs），增強安全性。
/root:
- 符合 FHS：root 用戶的家目錄，位於根檔案系統。
- 實現細節：與 FHS 一致，無顯著差異。
/lib 和 /lib64:
- 符合 FHS：儲存共享函式庫和核心模組，如 libc.so、/lib/modules/<kernel-version>/。
- 實現細節:
  - 因 usrmerge，/lib 連結到 /usr/lib，/lib64（若存在）連結到 /usr/lib64。
  - Ubuntu 的核心模組結構與 FHS 一致。
/usr:
- 符合 FHS：儲存非啟動必需的軟體和資料，如 /usr/bin、/usr/share。
- 實現細節:
  - usrmerge 使 /usr/bin 成為主要命令儲存地，/bin 僅為符號連結。
  - /usr/local 用於本地安裝軟體，遵循 FHS，但 Ubuntu 鼓勵使用 APT 或 Snap 管理軟體，減少手動安裝。
  - /usr/share 包含豐富的桌面環境資料（如 GNOME 的 /usr/share/applications）。
/var:
- 符合 FHS：儲存動態檔案，如 /var/log、/var/cache、/var/tmp。
- 實現細節:
  - /var/log 包含 Ubuntu 特定的日誌，如 /var/log/apt/（APT 安裝日誌）。
  - /var/cache/apt/ 儲存 APT 下載的軟體包快取。
  - /var/run 連結到 /run，符合 FHS 3.0。
/tmp:
- 符合 FHS：儲存臨時檔案，通常為 tmpfs。
- 實現細節：Ubuntu 預設使用 tmpfs，內容重啟後清除。
/boot:
- 符合 FHS：儲存啟動檔案，如核心映像和 GRUB 配置。
- 實現細節：Ubuntu 使用 GRUB2，/boot/grub/ 包含詳細配置。
/dev, /proc, /sys:
- 符合 FHS：分別為設備檔案、進程資訊和系統資訊的虛擬檔案系統。
- 實現細節：Ubuntu 使用 udev 管理 /dev，systemd 管理 /proc 和 /sys，與 FHS 一致。
/mnt 和 /media:
- 符合 FHS：/mnt 用於臨時掛載，/media 用於自動掛載可移動設備。
- 實現細節：Ubuntu 桌面版透過 udisks 自動掛載 USB 至 /media/<username>/<label>。
/run:
- 符合 FHS：儲存運行時資料，如 PID 檔案和套接字。
- 實現細節：Ubuntu 使用 tmpfs，/var/run 連結到 /run。
/opt:
- 符合 FHS：儲存第三方軟體。
- 實現細節：Ubuntu 鼓勵使用 Snap，許多第三方軟體安裝在 /snap 而非 /opt。
/srv:
- 符合 FHS：儲存服務資料。
- 實現細節：Ubuntu 預設未廣泛使用 /srv，但支援（如 Apache 的 /srv/www）。

Ubuntu 與標準 FHS 的差異

雖然 Ubuntu 大體遵循 FHS 3.0，但其在實現中引入了一些差異，以適應其軟體包管理、桌面環境和現代化需求。以下詳細分析這些差異：

usrmerge（/usr 合併）:
- FHS 標準：FHS 傳統上將 /bin、/sbin、/lib 與 /usr/bin、/usr/sbin、/usr/lib 分隔，區分啟動必需和非必需檔案。
- Ubuntu 的差異:
  - Ubuntu 自 16.04 LTS 起逐步採用 usrmerge，將 /bin、/sbin、/lib 符號連結到 /usr/bin、/usr/sbin、/usr/lib。
  - 例如，執行 ls -l /bin 會顯示 /bin -> /usr/bin。
  - 這意味著所有命令和函式庫實際儲存在 /usr 下，簡化檔案系統結構。
- 原因:
  - 現代 Linux 系統啟動時幾乎總能掛載 /usr，傳統分隔的必要性降低。
  - 簡化軟體包管理，減少重複檔案。
- 影響:
  - 與 FHS 的模組化原則略有衝突，可能影響需要嚴格分隔的舊系統。
  - 提高相容性，與 Fedora、Debian 等其他採用 usrmerge 的發行版一致。
Snap 軟體包與 /snap 目錄:
- FHS 標準：FHS 未定義 /snap，第三方軟體通常安裝在 /opt 或 /usr/local。
- Ubuntu 的差異:
  - Ubuntu 推廣 Snap（容器化軟體包格式），Snap 軟體安裝在 /snap 目錄。
  - 例如，安裝 Firefox 的 Snap 版本會出現在 /snap/firefox/，包含獨立的二進位檔案、函式庫和資料。
  - /var/snap 儲存 Snap 的動態資料（如快取、配置）。
- 原因:
  - Snap 提供隔離性和跨發行版相容性，獨立於 FHS 的傳統結構。
  - 允許多版本共存（如 /snap/firefox/123 和 /snap/firefox/124）。
- 影響:
  - /snap 是 Ubuntu 的非標準擴展，可能導致與 FHS 相容性問題。
  - Snap 軟體繞過傳統的 /usr/bin，需透過 $PATH 或桌面啟動器訪問。
  - 增加磁碟使用量，因每個 Snap 包自帶依賴。
APT 相關的配置與快取:
- FHS 標準：FHS 未明確規範軟體包管理器的配置，但配置文件應位於 /etc，快取應在 /var/cache。
- Ubuntu 的差異:
  - Ubuntu 使用 APT（基於 Debian），其配置集中在 /etc/apt/（如 /etc/apt/sources.list），快取在 /var/cache/apt/ 和 /var/lib/apt/。
  - 這些目錄是 Debian/Ubuntu 特定的結構，其他發行版（如 Arch 的 pacman）使用不同路徑（如 /var/cache/pacman）。
- 原因:
  - 繼承 Debian 的軟體包管理系統，APT 需要專用目錄組織軟體源和快取。
- 影響:
  - 符合 FHS 的 /etc 和 /var 原則，但目錄名稱和結構為 Ubuntu/Debian 獨有。
  - 與非 APT 發行版的配置路徑不同，影響移植性。
/var/run 與 /run:
- FHS 標準：FHS 3.0 規範 /run 取代 /var/run，儲存運行時資料。
- Ubuntu 的差異:
  - Ubuntu 完全遵循 FHS 3.0，/var/run 是 /run 的符號連結（如 lrwxrwxrwx /var/run -> /run）。
  - 無顯著差異，但 Ubuntu 的 systemd 服務（如 /run/systemd/）和 Snap 運行時資料（如 /run/snapd/）增加了 /run 的使用。
- 原因：Ubuntu 採用 systemd 和 Snap，需擴展 /run 的功能。
- 影響：與 FHS 一致，但 Snap 相關的運行時資料為 Ubuntu 特有。
/opt 的使用減少:
- FHS 標準：/opt 用於第三方或非標準軟體。
- Ubuntu 的差異:
  - Ubuntu 鼓勵使用 APT 或 Snap 管理軟體，減少對 /opt 的依賴。
  - 許多第三方軟體（如 Google Chrome）透過 Snap 安裝到 /snap，而非 /opt。
- 原因:
  - Snap 提供更現代的軟體分發方式，取代傳統的 /opt 安裝。
  - APT 儲存庫涵蓋大多數軟體，減少手動安裝需求。
- 影響:
  - /opt 在 Ubuntu 中使用較少，與 FHS 的預期用途略有偏差。
  - Snap 的普及可能導致傳統軟體安裝路徑的碎片化。
桌面環境的擴展:
- FHS 標準：FHS 未詳細規範桌面環境的資料，但 /usr/share 用於與架構無關的資料。
- Ubuntu 的差異:
  - Ubuntu 的桌面環境（預設 GNOME）在 /usr/share 中添加了大量資料，如：
    - /usr/share/applications/：桌面啟動器（.desktop 檔案）。
    - /usr/share/icons/：圖示主題。
    - /usr/share/gnome/：GNOME 特定的配置。
  - Snap 軟體的桌面整合（如 .desktop 檔案）可能出現在 /var/lib/snapd/desktop/。
- 原因:
  - Ubuntu 針對桌面用戶優化，GNOME 和 Snap 需要額外的資料結構。
- 影響:
  - 符合 FHS 的 /usr/share 原則，但 Snap 的非標準路徑增加複雜性。
  - 與純伺服器或非 GNOME 發行版的結構不同。

影響與意義

相容性:
- Ubuntu 的 FHS 實現（尤其是 usrmerge）與現代 Linux 發行版（如 Fedora、Arch）趨勢一致，確保軟體移植性。
- Snap 和 APT 的非標準目錄（如 /snap、/etc/apt）可能影響與非 Ubuntu 系統的相容性。
用戶體驗:
- usrmerge 簡化管理，對大多數用戶透明。
- Snap 的 /snap 目錄提供現代化軟體分發，但可能讓進階用戶感到檔案系統「不純粹」。
管理效率:
- APT 的配置和快取結構適合 Ubuntu 的軟體生態，便於更新和維護。
- Snap 的隔離性減少依賴衝突，但增加儲存需求。
社群爭議:
- usrmerge 和 Snap 在 Linux 社群中引發討論，部分用戶認為偏離 FHS 的模組化精神。
- Snap 的普及可能降低對 FHS 傳統目錄（如 /opt）的依賴。

總結

Ubuntu 的檔案系統結構高度遵循 FHS 3.0，核心目錄（如 /bin、/etc、/var）與標準一致，確保與其他 Linux 發行版的相容性。然而，Ubuntu 透過 usrmerge（合併 /bin 和 /usr/bin 等）、Snap（引入 /snap 目錄）、APT 特定的配置（/etc/apt）和桌面環境擴展（如 /usr/share 的 GNOME 資料）引入了一些差異。這些調整反映了 Ubuntu 對現代化、易用性和桌面體驗的追求，但也帶來了與 FHS 標準的輕微偏差。對於管理員和開發者，理解這些差異有助於在 Ubuntu 系統上進行高效配置和移植。