Linux系統中“軟鏈接”和“硬鏈接”的區別

我們知道文件都有文件名與數據,這在 Linux 上被分成兩個部分:用戶數據 (user data) 與元數據 (metadata)。用戶數據,即文件數據塊 (data block),數據塊是記錄文件真實內容的地方;而元數據則是文件的附加屬性,如文件大小、創建時間、所有者等信息。在 Linux 中,元數據中的 inode 號(inode 是文件元數據的一部分但其並不包含文件名,inode 號即索引節點號)纔是文件的唯一標識而非文件名。文件名僅是爲了方便人們的記憶和使用,系統或程序通過 inode 號尋找正確的文件數據塊。而有一種方法可以快速的尋找到數據元,那就是軟硬鏈接,讓我們一起來看一下吧。

什麼是鏈接?

鏈接簡單說實際上是一種文件共享的方式,是 POSIX 中的概念,主流文件系統都支持鏈接文件。

它是用來幹什麼的?

你可以將鏈接簡單地理解爲 Windows 中常見的快捷方式(或是 OS X 中的替身),Linux 中常用它來解決一些庫版本的問題,通常也會將一些目錄層次較深的文件鏈接到一個更易訪問的目錄中。在這些用途上,我們通常會使用到軟鏈接(也稱符號鏈接)。

內容

軟鏈接和硬鏈接的區別是?
下面我們進入正題,來探討一下軟硬兩種鏈接到底有什麼區別?

首先,從使用的角度講,兩者沒有任何區別,都與正常的文件訪問方式一樣,支持讀寫,如果是可執行文件的話也可以直接執行。

那區別在哪呢?在底層的原理上。

爲了解釋清楚,我們首先在自己的一個工作目錄下創建一個文件,然後對這個文件進行鏈接的創建:

$ touch myfile && echo "This is a plain text file." > myfile
$ cat myfile

This is a plain text file.

現在我們創建了一個普通地不能再普通的文件了。然後我們對它創建一個硬鏈接,並查看一下當前目錄:

$ ln myfile hard
$ ls -li

25869085 -rw-r--r-- 2 unixzii staff 27 7 8 17:39 hard
25869085 -rw-r--r-- 2 unixzii staff 27 7 8 17:39 myfile

在 ls 結果的最左邊一列,是文件的 inode 值,你可以簡單把它想成 C 語言中的指針。它指向了物理硬盤的一個區塊,事實上文件系統會維護一個引用計數,只要有文件指向這個區塊,它就不會從硬盤上消失。

你也看到了,這兩個文件就如同一個文件一樣,inode 值相同,都指向同一個區塊。

然後我們修改一下剛纔創建的 hard 鏈接文件:

$ echo "New line" >> hard
$ cat myfile

This is a plain text file.
New line

可以看到,這兩個文件果真就是一個文件。 下面我們看看軟鏈接(也就是符號鏈接)和它有什麼區別。

$ ln -s myfile soft
$ ls -li

25869085 -rw-r--r-- 2 unixzii staff 36 7 8 17:45 hard
25869085 -rw-r--r-- 2 unixzii staff 36 7 8 17:45 myfile
25869216 lrwxr-xr-x 1 unixzii staff 6 7 8 17:47 soft -> myfile

誒,你會發現,這個軟鏈接的 inode 竟然不一樣啊,並且它的文件屬性上也有一個 l 的 flag,這就說明它與之前我們創建的兩個文件根本不是一個類型。

下面我們試着刪除 myfile 文件,然後分別輸出軟硬鏈接的文件內容:

$ rm myfile
$ cat hard

This is a plain text file.
New line
$ cat soft

cat: soft: No such file or directory

之前的硬鏈接沒有絲毫地影響,因爲它 inode 所指向的區塊由於有一個硬鏈接在指向它,所以這個區塊仍然有效,並且可以訪問到。 然而軟鏈接的 inode 所指向的內容實際上是保存了一個絕對路徑,當用戶訪問這個文件時,系統會自動將其替換成其所指的文件路徑,然而這個文件已經被刪除了,所以自然就會顯示無法找到該文件了。

爲驗證這一猜想,我們再向這個軟鏈接寫點東西:

$ echo "Something" >> soft
$ ls

hard myfile soft

可以看到,剛纔刪除的 myfile 文件竟然又出現了!這就說明,當我們寫入訪問軟鏈接時,系統自動將其路徑替換爲其所代表的絕對路徑,並直接訪問那個路徑了。

總結

總結
到這裏我們其實可以總結一下了:

硬鏈接: 與普通文件沒什麼不同,inode 都指向同一個文件在硬盤中的區塊
軟鏈接: 保存了其代表的文件的絕對路徑,是另外一種文件,在硬盤上有獨立的區塊,訪問時替換自身路徑。


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