摘要
鏈接的目的是爲了實現文件共享。
同一個文件系統中如果兩個文件（目錄也是文件）具有相同的inode號碼，那麼就稱它們是“硬鏈接”關係。這些具有硬鏈接關係的文件系統對象名字具有相同的inode號碼，彼此是平等的。即首個被創建的文件並沒有特殊的地位。
軟鏈接有着自己的inode號以及用戶數據塊。只不過用戶數據塊中存放的內容是被鏈接文件的路徑。當用戶訪問這個文件時，系統會根據所存儲的路徑，層層找到被鏈接的文件，如果這個文件已經被刪除了，則會提示No such file or directory。
通過文件名打開文件，實際上是分成三步實現：首先，操作系統找到這個文件名對應的inode號碼；其次，通過inode號碼，獲取inode信息；最後，根據inode信息，找到文件數據所在的block，讀出數據。
1 引言
本人不喜看書，因爲低效。看大半部分便草草結束。所以從湯小丹《計算機操作系統原理》，到鄭剛的《操作系統 真象還原》，再到Tanenbaum的《現代操作系統》，才理解鳥哥書上（該書本處圖不看也罷）關於硬鏈接與軟連接的區別。
網上很多文章挺好，但是“缺少圖片”。文字描述，有時候不好理解。故結合多篇文章與上面書籍中的相關內容，揉在一起，產生了下面的內容：從文件系統的角度區分硬鏈接與軟連接。
2 文件系統的相關概念
2.1 創建文件系統的目的
首先，爲什麼需要文件系統？（只有需要，human才創建它，當然不是爲了好玩）
現代操作系統爲解決信息能獨立於進程之外被長期存儲引入了文件，文件作爲進程創建信息的邏輯單元可被多個進程併發使用。在 UNIX 系統中，操作系統爲磁盤上的文本與圖像、鼠標與鍵盤等輸入設備及網絡交互等 I/O 操作設計了一組通用 API，使他們被處理時均可統一使用字節流方式。換言之，UNIX 系統中除進程之外的一切皆是文件，而 Linux 保持了這一特性。爲了便於文件的管理，Linux 還引入了目錄（有時亦被稱爲文件夾）這一概念。目錄使文件可被分類管理，且目錄的引入使 Linux 的文件系統形成一個層級結構的目錄樹。
其實往簡單點說：因爲硬盤能長期存儲，爲了管理硬盤，產生了文件系統。
操做系統提取處理器的概念來建立進程的抽象，提取物理存儲器（內存）的概念來建立進程（虛擬）地址空間的抽象；從硬盤中建立抽象----文件，來解決信息長久存儲/調用等問題。
硬盤上的文件由進程創建。硬盤上的文件使用之前，要被進程加載進入內存。
而“文件描述符，進程，文件之間的關係”，可以參看下面的鏈接。由於和本篇文章的關係不大，咱們不做介紹。（咱也不清楚，咱也不敢問。因爲這裏面最起碼有硬盤驅動得事。）
文件描述符（File Descriptor）簡介
Linux文件描述符到底是什麼？
每個Unix進程都有的三個標準POSIX文件描述符
思考一個問題：內存和硬盤都爲存儲介質，爲什麼建立了不同的抽象？（一個爲虛擬地址空間，一個爲文件系統）
2.2 文件系統的概念簡介
硬鏈接與軟連接的區別呢？爲啥還在說文件系統。糊你一臉。
無奈啊，從文件系統的角度，可以很好的理解硬鏈接與軟連接。所以咱們還得接着扛。
硬盤可以長久保存信息。咱們需要硬盤來保存文件。
所以，咱們如何在硬盤上組織文件系統，使得硬盤可以合理得存儲文件，便於增刪改查？
前提：我們現在考慮的範圍，只有一個文件系統（不考慮虛擬文件系統(VFS））
能力有限，無法引導思考，咱們直接看文件系統得佈局。（圖片來自《操作系統 真象還原》）
關於引導，主分區，邏輯分區之類咱們跳過。具體情況，我不知道，下面引用wiki-inode的一段話，來說明上面這張圖的目的（di）。（當然，很明顯，wiki這段解釋，很不嚴謹。能力有限，不能修正）
文件系統創建（格式化）時，就把存儲區域分爲兩大連續的存儲區域。一個用來保存文件系統對象的元信息數據，這是由inode組成的表，每個inode默認是256字節或者128字節。另一個用來保存“文件系統對象”的內容數據，劃分爲512字節的扇區，以及由8個扇區組成的4K字節的塊(block)。塊是讀寫時的基本單位。一個文件系統的inode的總數是固定的。這限制了該文件系統所能存儲的文件系統對象的總數目。典型的實現下，所有inode佔用了文件系統1%左右的存儲容量。
上面可知：文件 = 元信息(inode) + 內容數據(blocks)。
元信息可以包含文件的字節數，文件擁有者，文件讀、寫、執行權限、時間戳、鏈接數、blocks位置。
那目錄如何處理？
首先明確一點，目錄也是文件。不管文件是普通文件，還是目錄文件，它總會存在於某個目錄中，所有的普通文件或目錄文件都存在於根目錄’/'之下，根目錄是所有目錄的父目錄。目錄下面有文件，也可以有目錄。目錄也是文件。一個目錄數據塊中 目錄項數==文件數
如上圖所示。從根目錄出發。文件 = 元信息(inode) + 內容數據(blocks)
根目錄文件，有個inode。裏面除了相關信息之外，包含 若干個目錄項。每個目錄項對應一個文件。如果該文件是一個非目錄文件，直接找到文件對應的inode編號，然後找到對應的block。如果是一個目錄文件，找到對應的inode編號，如果有執行(x）權限，則可以打開目錄，進入新的目錄。以此類推。
表面上，用戶通過文件名，打開文件。實際上，系統內部這個過程分成三步：首先，系統找到這個文件名對應的inode號碼；其次，通過inode號碼，獲取inode信息；最後，根據inode信息，找到文件數據所在的block，讀出數據。
2.3文件共享
文件共享使多個用戶（進程）共享同一份文件，系統中只需保留該文件的一份副本。如果系統不能提供共享功能，那麼每個需要該文件的用戶都要有各自的副本，會造成對存儲空間的極大浪費。
爲解決文件的共享使用，Linux 系統引入了兩種鏈接：硬鏈接 (hard link) 與軟鏈接（又稱符號鏈接，即 soft link 或 symbolic link）。鏈接爲 Linux 系統解決了文件的共享使用，還帶來了隱藏文件路徑、增加權限安全及節省存儲等好處。
圖片來自《現代操作系統》，4.3.4文件共享。
下面這張圖，方框表示目錄，圓圈表示文件。它僅僅是一個示意圖，表文件共享。即一個文件只有一個副本，但是可以放在不同的目錄下，通過不同的路徑訪問。
那我們如何通過鏈接實現文件共享？
2.3.1 硬鏈接實現文件共享
在目錄中增添新的目錄項。目錄項中存儲被鏈接文件的inode。
所以：若一個 inode 號對應多個文件名，則稱這些文件爲硬鏈接。換言之，硬鏈接就是同一個文件使用了多個別名。
2.3.2 軟連接實現文件共享
軟鏈接與硬鏈接不同，若文件用戶數據塊中存放的內容是另一文件的路徑名的指向，則該文件就是軟連接。軟鏈接就是一個普通文件，只是數據塊內容有點特殊。軟鏈接有着自己的 inode 號以及用戶數據塊
2.3.3 硬/軟鏈接特性對比
由於硬鏈接是有着相同 inode 號僅文件名不同的文件，因此硬鏈接存在以下幾點特性：
- 文件有相同的 inode 及 data block；
- 只能對已存在的文件進行創建；
- 不能交叉文件系統進行硬鏈接的創建；
- 不能對目錄進行創建，只可對文件創建；不能跨文件系統；
- 刪除一個硬鏈接文件並不影響其他有相同 inode 號的文件。
由於軟連接是一個存儲着被鏈接文件的特殊文件，所以軟連接具有一下特性：
- 軟鏈接有自己的文件屬性及權限等；
- 可對不存在的文件或目錄創建軟鏈接；
- 軟鏈接可交叉文件系統；
- 軟鏈接可對文件或目錄創建；
- 創建軟鏈接時，鏈接計數 i_nlink 不會增加；
- 刪除軟鏈接並不影響被指向的文件，但若被指向的原文件被刪除，則相關軟連接被稱爲死鏈接（即 dangling link，若被指向路徑文件被重新創建，死鏈接可恢復爲正常的軟鏈接）。
2.3.4爲什麼硬鏈接不能指向目錄
因爲硬鏈接文件和普通文件一樣，他們地位平等，系統無法區分（.和…除外）。
如果硬鏈接的對象，是普通文件，如上圖所示，沒有什麼問題。
但如果硬鏈接的對象，是目錄。比如這個目錄是自身，即目錄項中的存儲的inode節點是自身。那麼在樹形的目錄結構中，遍歷的時候，會產生死循環。因爲圖結構中有自迴環。同理，如果鏈接的目錄不是自身，就更加複雜。
這也是：爲什麼 允許目錄的硬鏈接可能會打破文件系統的有向無環圖結構。
而，軟連接不會打破有向無環圖。因爲因爲鏈接多產生一個文件，而且系統能夠識別出它的屬性(l)。
詳細內容可以參考：多角度分析爲什麼 Linux 的硬連接不能指向目錄
2.3.4 linux操作系統鏈接操作
上面只涉及理論知識，沒有具體的操作佐證。因爲我想操作挺簡單。
Linux建立文件硬鏈接和軟鏈接，王海軍老師告訴你兩種鏈接之區別(視頻)
理解inode --阮一峯
5分鐘讓你明白“軟鏈接”和“硬鏈接”的區別
理解 Linux 的硬鏈接與軟鏈接
最後
爲什麼硬鏈接不能跨文件系統?
因爲當前，我的討論默認只有一個普通的文件系統。
這篇文章的缺點，沒有將操作與理論結合：
詳細內容，可以參考：理解 Linux 的硬鏈接與軟鏈接
另外，如果想更詳細的瞭解文件系統知識，可以閱讀操作系統的相關書籍。
我不維護這篇文章，即使文章中出現錯誤。
上面幫助理解的圖片，可能是錯的，我也不會修改。
能力有限，這篇文章的目的只有一個：在沒有操作系統源碼的支持情況下，理解了硬鏈接與軟連接的區別，僅此而已。
參考文章
（參考文章中的內容本人並不是都明白,特別是在VFS的地方）
Linux 文件系統剖析 --M. Jones
文件系統 --wiki
理解inode --阮一峯
inode --wiki
5分鐘讓你明白“軟鏈接”和“硬鏈接”的區別
理解 Linux 的硬鏈接與軟鏈接
多角度分析爲什麼 Linux 的硬連接不能指向目錄
文件描述符（File Descriptor）簡介
Linux文件描述符到底是什麼？
每個Unix進程都有的三個標準POSIX文件描述符