Linux中的硬连接和软连接详解

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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。要想能清楚链接的实质必须知道文件的存储方式。Linux中一切皆文件，文件有两种数据：元数据和块数据。其块数据是文件的真实数据，硬盘的最小单位是扇区，大小死512byte，系统读数据时通常是按块（block）来读的，一般大小为4k，也就是8个扇区。
元数据存储的是文件的属性，我们把存放元数据的地方叫做inode（索引节点），inode的信息可由stat命令看到，其内容为：文件字节数、文件的uid和gid、文件的ugo权限、文件链接数、文件的时间戳信息，block信息，注意没有文件名。
inode是一种在类Unix系统中的数据结构，每个inode保存了一个文件系统对象（文件，目录，设备文件，管道，socket等）的元信息数据，但不包括文件内容和文件名。

Unix的先驱Dennis MacAlistair Ritchie说，inode这个命名来源可能是文件系统的存储组织是一个扁平的数组，分层目录使用一个数作为文件系统这个扁平数组的索引值（index）。

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[iyunv@localhost testdir]# stat /var/log/secure   File: `/var/log/secure'   Size: 5355          Blocks: 16         IO Block: 4096   regular file Device: 802h/2050d    Inode: 919080      Links: 1 Access: (0600/-rw-------)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root) Access: 2016-07-26 16:00:22.616999615 +0800 Modify: 2016-07-29 19:18:10.833999982 +0800 Change: 2016-07-29 19:18:10.833999982 +0800

文件系统创建（格式化）时，会将存储区域分为两大连续的存储区域，一个用来保存文件系统对象的元数据信息，这是有inode组成的表，每个inode默认是256或128个字节。另一个保存文件系统的数据。一个文件系统的inode总数是固定的，可以在格式化时指定inode size和inode的数量。典型情况下，inode占有总存储空间的1%左右。
在centos6.8中：

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[iyunv@localhost ~]# dumpe2fs -h /dev/sda2 | grep "Inode size" dumpe2fs 1.41.12 (17-May-2010) Inode size:              256

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[iyunv@localhost ~]# df -i Filesystem      Inodes  IUsed   IFree IUse% Mounted on /dev/sda2      3203072 152311 3050761    5% / tmpfs           238413      1  238412    1% /dev/shm /dev/sda1        51200     39   51161    1% /boot /dev/sda3      1281120     14 1281106    1% /testdir

文件系统中每个对象对应一个inode数据，并用一个唯一的整数值来辨识（inode号码），由于文件系统的inode表位置和数量是固定的，故可以通过inode号来索引查找inode表，进而找到文件数据的存储地址。
文件名与目录名是“文件系统对象”便于使用的别名。一个文件系统对象可以有多个别名，但只能有一个inode，并用这个inode来索引文件系统对象的存储位置。
查看文件的inode号

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[iyunv@localhost ~]# ll -i total 112 1184540 -rw-------. 1 root root  1793 Jul 26 16:04 anaconda-ks.cfg 1184547 drwxr-xr-x. 2 root root  4096 Jul 26 16:10 Desktop 1311720 drwxr-xr-x. 2 root root  4096 Jul 26 16:10 Documents 1311717 drwxr-xr-x. 2 root root  4096 Jul 26 16:10 Downloads 1179650 -rw-r--r--. 1 root root 59790 Jul 26 16:04 install.log

在过去，该结构可能是由十三指针，但大多数现代的文件系统使用15指针。这些指针包括（在inode假设15）：
1、十二指针直接指向该文件的数据块（直接指针）
2、一个单独的间接指针（指向指针的块，然后指向文件的数据块的指针）
3、一个双重间接指针（指向指向指针的其他块的然后指向该文件的数据块的指针块的指针）

4、一个三重间接指针（指向指向指向指针的其他块的然后指向该文件的数据块的指针的其他块的指针块的指针）
关于更详细的inode知识可以参考：
https://zh.wikipedia.org/wiki/Inode

http://m.blog.csdn.net/article/details?id=51804668

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。
由于硬连接是有相同inode仅文件名不同的文件，硬连接具有下面这些特性：
1、文件有相同的inode和数据文件
2、由于不同分区具有不同的inode表，硬连接无法跨分区
3、不可对目录创建，只能对文件创建
4、删除一个硬连接文件并不影响具有相同inode的文件

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[iyunv@localhost testdir]# df -h Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on /dev/sda2        49G  3.9G   45G   8% / devtmpfs        899M     0  899M   0% /dev tmpfs           913M     0  913M   0% /dev/shm tmpfs           913M  8.9M  904M   1% /run tmpfs           913M     0  913M   0% /sys/fs/cgroup /dev/sda5        20G   33M   20G   1% /testdir /dev/sda1       197M  139M   59M  71% /boot tmpfs           183M     0  183M   0% /run/user/0

如图/testdir和/etc（属于/下）在两个不同的分区

1 2	[iyunv@localhost testdir]# ln /etc/issue /testdir/f1 ln: failed to create hard link ‘/testdir/f1’ => ‘/etc/issue’: Invalid cross-device link

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[iyunv@localhosttestdir]# touch f1 [iyunv@localhost testdir]# echo hello,world! >> f1 [iyunv@localhost testdir]# ll -i total 4 131 -rw-r--r--. 1 root root 13 Jul 30 14:58 f1 [iyunv@localhost testdir]# ln /testdir/f1 f2 [iyunv@localhost testdir]# ll -i total 8 131 -rw-r--r--. 2 root root 13 Jul 30 14:58 f1 131 -rw-r--r--. 2 root root 13 Jul 30 14:58 f2

硬连接有相同的inode号

1 2	[iyunv@localhost testdir]# ln /testdir/dir1 dir2 ln: ‘/testdir/dir1’: hard link not allowed for directory

无法对目录创建硬连接

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[iyunv@localhost testdir]# find / -inum 131 /boot/grub /sys/devices/system/memory/memory4 /testdir/f1 /testdir/f2

查找具有相同inode的文件
注意：当系统里有很多小文件时，可能会出现block还有剩余但创建新文件时提示存储空间不足的问题，这可能是系统inode耗尽所导致
硬链接不能对目录创建是受限于文件系统的设计。现 Linux 文件系统中的目录均隐藏了两个个特殊的目录：当前目录（.）与父目录（..）。查看这两个特殊目录的 inode 号可知其实这两目录就是两个硬链接（注意目录 /mnt/lost+found/ 的 inode 号）。若系统允许对目录创建硬链接，则会产生目录循环。
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：
1、软连接有自己的元数据文件
2、可对不存在的目录和文件创建软连接（创建的软连接会变成红色并闪烁）
3、可以跨不同的分区创建软连接
4、目录和文件都可以创建软连接
5、软连接不会增加连接数
6、删除软连接不会影响原文件的使用（如果软连接的是一个目录，删除软连接目录下的内容原来的内容也会丢失），删除原文件，软连接变为死链接，知道重新建一个原文件。

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[iyunv@localhost testdir]# ls dir1  f1  f2 [iyunv@localhost testdir]# ln -s /etc/hello /testdir/f3 [iyunv@localhost testdir]# ll total 8 drwxr-xr-x. 2 root root  6 Jul 30 15:01 dir1 -rw-r--r--. 2 root root 13 Jul 30 14:58 f1 -rw-r--r--. 2 root root 13 Jul 30 14:58 f2 lrwxrwxrwx. 1 root root 10 Jul 30 15:31 f3 -> /etc/hello

可以跨分区给一个不存在的文件创建软连接

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[iyunv@localhost testdir]# ll total 8 drwxr-xr-x. 2 root root  6 Jul 30 15:01 dir1 lrwxrwxrwx. 1 root root  6 Jul 30 15:33 dir2 -> ./dir1 -rw-r--r--. 2 root root 13 Jul 30 14:58 f1 -rw-r--r--. 2 root root 13 Jul 30 14:58 f2 lrwxrwxrwx. 1 root root 10 Jul 30 15:31 f3 -> /etc/hello

给目录创建软连接，且连接数不变
注意：软连接的数据存的是原文件的路径，可以看出其文件大小和路径的字符数相同，创建软连接时要注意路径


可以通过下面的连接参考更具体的内容
https://www.ibm.com/developerwor ... -hardandsymb-links/


目录和普通文件的区别：
Linux中目录是一种特殊的文件，它也有元数据文件和block数据文件，它的数据结构是一系列目录项的列表每个目录项由两部分组成：所包含文件和目录的名字及其inode号。文件系统中的一个文件是指存放在其所属目录的“目录文件”中的一个目录项，其所对应的inode的类别为“文件”；文件系统中的一个目录是指存放在其“父目录文件”中的一个目录项，其所对应的inode的类别为“目录”。可见，多个“文件”可以对应同一个inode;多个“目录”可以对应同一个inode。