Linux 软链接和硬链接

理解 Linux 中的软链接和硬链接。

Linux 文件系统

Linux 有着极其丰富的文件系统,大体上可分如下几类:

  • 网络文件系统,如 nfs、cifs 等;
  • 磁盘文件系统,如 ext4、ext3 等;
  • 特殊文件系统,如 proc、sysfs、ramfs、tmpfs 等

实现以上这些文件系统并在 Linux 下共存的基础是 Linux VFS(Virtual File System 又称 Virtual Filesystem Switch,即虚拟文件系统。VFS 作为一个通用的文件系统,抽象了文件系统的四个基本概念:文件、目录项 (dentry)、索引节点 (inode) 及挂载点,其在内核中为用户空间层的文件系统提供了相关的接口(下图)。VFS 实现了 open()、read() 等系统调并使得 cp 等用户空间程序可跨文件系统。VFS 真正实现了在 Linux 中除进程之外一切皆是文件
vfs

文件包含文件名和数据,而后者在 Linux 中又分为用户数据(user data)元数据(metadata)。用户数据,即文件数据块 (data block),是记录文件真实内容的地方;而元数据则是文件的附加属性,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,而不是文件名。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。下图展示了程序通过文件名获取文件内容的过程
inode

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 linksymbolic 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。

硬链接

硬链接会创建独立的虚拟文件,其中包含了原始文件的信息及位置,但是它们从根本上而言是同一个文件,因此它们对应的是相同的 inode 号。硬链接相当于使同一个文件具有多个别名,引用硬链接文件等同于引用了源文件
Usage: 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;
  • 不能跨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

link

软链接

软链接与硬链接不同,它是一个事实存在的文件,只不过用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向。
Usage: ln -s <oldfile> <newfile>
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)

REF

  1. https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-hardandsymb-links/index.html
  2. Linux 命令行与 shell 脚本编程大全(第三版)