Linux软连接和硬链接

Linux链接概念

链接——是一种在共享文件和访问它的用户的若干目录项之间建立联系的一种方法。

Linux链接分两种，一种被称为硬链接（Hard Link），另一种被称为符号链接（Symbolic Link）。默认情况下，ln命令产生硬链接。

硬链接与软链接是 Linux 文件系统中的一个重要概念，其涉及文件系统中的索引节点 (index node 又称 inode)，而索引节点对象是 Linux 虚拟文件系统 (VFS) 的四个基本概念之一。

通过剖析硬链接与软链接的联系与区别，我们可更好的了解 Linux 中 VFS 这一通用文件模型。并让 Linux 普通用户和系统管理员正确使用硬链接与软链接，帮助文件系统开发者获取 inode 的相关知识。

硬链接

硬连接指通过索引节点来进行连接。在Linux的文件系统中，保存在磁盘分区中的文件不管是什么类型都给它分配一个编号，称为索引节点号(Inode Index)。在Linux中，多个文件名指向同一索引节点是存在的。

一般这种连接就是硬连接。硬连接的作用是允许一个文件拥有多个有效路径名，这样用户就可以建立硬连接到重要文件，以防止“误删”的功能。

其原因如上所述，因为对应该目录的索引节点有一个以上的连接。只删除一个连接并不影响索引节点本身和其它的连接，只有当最后一个连接被删除后，文件的数据块及目录的连接才会被释放。也就是说，文件真正删除的条件是与之相关的所有硬连接文件均被删除。

软连接

另外一种连接称之为符号连接（Symbolic Link），也叫软连接。软链接文件有类似于Windows的快捷方式。

它实际上是一个特殊的文件。在符号连接中，文件实际上是一个文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息。

Linux 的文件与目录

linux的文件结构

现代操作系统为解决信息能独立于进程之外被长期存储引入了文件，文件作为进程创建信息的逻辑单元可被多个进程并发使用。在UNIX 系统中，操作系统为磁盘上的文本与图像、鼠标与键盘等输入设备及网络交互等 I/O 操作设计了一组通用 API，使他们被处理时均可统一使用字节流方式。

换言之，UNIX 系统中除进程之外的一切皆是文件，而 Linux 保持了这一特性。

为了便于文件的管理，Linux 还引入了目录（有时亦被称为文件夹）这一概念。目录使文件可被分类管理，且目录的引入使 Linux 的文件系统形成一个层级结构的目录树。清单 1.所示的是普通 Linux 系统的顶层目录结构，其中 /dev 是存放了设备相关文件的目录。
1. Linux 系统的顶层目录结构

 /              根目录
├── bin     存放用户二进制文件
├── boot    存放内核引导配置文件
├── dev     存放设备文件
├── etc     存放系统配置文件
├── home    用户主目录
├── lib     动态共享库
├── lost+found  文件系统恢复时的恢复文件
├── media   可卸载存储介质挂载点
├── mnt     文件系统临时挂载点
├── opt     附加的应用程序包
├── proc    系统内存的映射目录，提供内核与进程信息
├── root    root 用户主目录
├── sbin    存放系统二进制文件
├── srv     存放服务相关数据
├── sys     sys 虚拟文件系统挂载点
├── tmp     存放临时文件
├── usr     存放用户应用程序
└── var     存放邮件、系统日志等变化文件

Linux 与其他类 UNIX 系统一样并不区分文件与目录：目录是记录了其他文件名的文件。

使用命令 mkdir 创建目录时，若期望创建的目录的名称与现有的文件名（或目录名）重复，则会创建失败。

inode结点

我们知道文件都有文件名与数据，这在 Linux 上被分成两个部分：

• 用户数据 (user data)， 即文件数据块 (data block)，数据块是记录文件真实内容的地方；

• 元数据 (metadata)，是文件的附加属性，如文件大小、创建时间、所有者等信息。

在 Linux 中，元数据中的 inode 号（inode 是文件元数据的一部分但其并不包含文件名，inode 号即索引节点号）才是文件的唯一标识而非文件名。文件名仅是为了方便人们的记忆和使用，系统或程序通过 inode 号寻找正确的文件数据块。

要解释清楚两者的区别和联系需要先说清楚 linux 文件系统中的 inode 这个东西。

简单的说这个inode即使文件在一个文件系统中的唯一标识，需要访问这个文件的时候必须先找到并读取这个文件的 inode。

Inode 里面存储了文件的很多重要参数，其中唯一标识称作 inumber, 其他信息还有创建时间（ctime）、修改时间(mtime) 、文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等信息。

当划分磁盘分区并格式化的时候，整个分区会被划分为两个部分，即inode区和数据区域

在 Linux 系统中查看inode号可使用命令stat或ls -i

使用命令 mv 移动并重命名文件，其结果不影响文件的用户数据及 inode 号。

通常会根据分区的用途来安排inode的数量（这是另外一个话题了），比如文件数量很多而文件都很小，则需要调增inode较大，以便能索引全部文件。否则将会出现这个分区并没有写满而无法写入任何文件的情况。

查看 inodes 使用情况的命令 df -i ：

知道了inode的作用就不难理解软硬链接的区别了。

• 软连接相当于快捷方式，如果打开并修改软连接，相应的文件也会随之改变。但是如果删除软连接，源文件并不会受到影响。

• 硬链接有点像引用和指针的结合，当打开和修改它时，相应的文件随之改变，但是所有这个文件的硬链接的内容也随之改变，这是因为所有的硬链接都拥有唯一的一个 inode 号，他们指向的是同一文件。

• 软连接可以跨文件系统创建，也就是可以在某个分区中创建到另外一个分区的软连接

• 硬链接则只能在本文件系统中使用（想想为什么？），其实原理很简单，因为 inode 是这个文件在当前分区中的索引值，是相对于这个分区的，当然不能跨越文件系统了。

• 最后一个区别是软连接可以连接任何文件或者文件夹，而硬链接则只能在文件之间创建

硬链接与软链接的联系与区别

为解决文件的共享使用，Linux 系统引入了两种链接：硬链接 (hard link) 与软链接（又称符号链接，即 soft link 或 symbolic link）。链接为 Linux 系统解决了文件的共享使用，还带来了隐藏文件路径、增加权限安全及节省存储等好处。若一个 inode 号对应多个文件名，则称这些文件为硬链接。换言之，硬链接就是同一个文件使用了多个别名。

硬链接的特征

好了前面我们了解到了inode，这个才是linux系统中文件存储的关键。所以我们创建链接的时候，链接文件和源文件的inode相同，这样他们就是一个文件，硬链接成为源文件的一个别名，这样我们可以方便的共享文件，快速访问文件。

硬链接可由命令 link 或 ln 创建。如下是对文件 oldfile 创建硬链接。

link oldfile newfile 
ln oldfile newfile

由于硬链接是有着相同 inode 号仅文件名不同的文件，因此硬链接存在以下几点特性：

• 文件有相同的 inode 及 data block；

• 只能对已存在的文件进行创建；

• 不能交叉文件系统进行硬链接的创建；

• 不能对目录进行创建，只可对文件创建；

• 删除一个硬链接文件并不影响其他有相同 inode 号的文件。

为什么不能对目录创建硬链接

原因有几种，最重要的是：文件系统不能存在链接环（目录创建时的”..”除外，这个系统可以识别出来）,

存在环的后果会导致例如文件遍历等操作的混乱

(du，pwd等命令的运作原理就是基于文件硬链接，顺便一提，ls -l结果的第二列也是文件的硬链接数，即inode节点的链接数)硬链接的限制

值得一提的是，Linux 系统存在 inode 号被用完但磁盘空间还有剩余的情况。我们创建一个 5M 大小的 ext4 类型的 mo.img 文件，并将其挂载至目录 /mnt。然后我们使用一个 shell 脚本将挂载在 /mnt 下 ext4 文件系统的 indoe 耗尽（见清单 6.）。

软链接的诞生

软链接与硬链接不同，若文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向，则该文件就是软连接。软链接就是一个普通文件，只是数据块内容有点特殊。

软链接有着自己的 inode 号以及用户数据块。因此软链接的创建与使用没有类似硬链接的诸多限制

• 软链接有自己的文件属性及权限等；

• 可对不存在的文件或目录创建软链接；

• 软链接可交叉文件系统；

• 软链接可对文件或目录创建；

• 创建软链接时，链接计数 i_nlink 不会增加；

• 删除软链接并不影响被指向的文件，但若被指向的原文件被删除，则相关软连接被称为死链接（即 dangling link，若被指向路径文件被重新创建，死链接可恢复为正常的软链接）。

总结

硬链接的限制

• 不能对目录创建硬链接

• 不能对不同的文件系统创建硬链接,即两个文件名要在相同的文件系统下。

• 不能对不存在的文件创建硬链接，由原理即可知原因。

软链接的特征

• 可以对目录创建软链接，遍历操作会忽略目录的软链接。

• 可以跨文件系统

• 可以对不存在的文件创建软链接，因为放的只是一个字符串，至于这个字符串是不是对于一个实际的文件，就是另外一回事了

• 硬链接原文件/链接文件公用一个inode号，说明他们是同一个文件，而软链接原文件/链接文件拥有不同的inode号，表明他们是两个不同的文件；

• 在文件属性上软链接明确写出了是链接文件，而硬链接没有写出来，因为在本质上硬链接文件和原文件是完全平等关系；

• 链接数目是不一样的，软链接的链接数目不会增加；

• 文件大小是不一样的，硬链接文件显示的大小是跟原文件是一样的。而这里软链接显示的大小与原文件就不同了

• 硬链接不能跨越文件系统，且不能指向目录，但是软链接没有这些限制

总之，建立软链接就是建立了一个新文件。当访问链接文件时，系统就会发现他是个链接文件，它读取链接文件找到真正要访问的文件。

当然软链接也有硬链接没有的缺点，因为链接文件包含有原文件的路径信息，所以当原文件从一个目录下移到其他目录中，再访问软链接文件，系统就找不到了，而硬链接就没有这个缺陷，你想怎么移就怎么移；还有它要系统分配额外的空间用于建立新的索引节点和保存原文件的路径。

参照 理解 Linux 的硬链接与软链接