【Linux】硬链接 和 软链接

为了方便用户访问文件，Linux提供了一种称为连接（link）的机制，可以将一个文件或目录与另一个文件或目录建立关联，从而实现多个路径指向同一个文件或目录的效果。

一、概述

Linux是一个多用户多任务的操作系统，它提供了一种灵活的文件系统，可以在不同的分区、设备和网络上存储和管理文件。

为了方便用户访问文件，Linux提供了一种称为连接（link）的机制，可以将一个文件或目录与另一个文件或目录建立关联，从而实现多个路径指向同一个文件或目录的效果。

Linux中的连接分为两种类型：硬链接（hard link）和软链接（symbolic link）。本文将详细介绍这两种类型的连接的特点、用法和区别。

• 硬链接是指在同一个文件系统中，将一个文件名关联到一个已经存在的文件上，使得该文件名也可以访问该文件。硬链接与原文件共享inode，即它们有相同的inode号和相同的device号。因此，对于硬链接和原文件来说，它们的访问权限、所有者、大小等属性都是相同的。

• 软链接（也称符号链接）是指在不同的文件系统之间，将一个文件名关联到另一个文件上，使得该文件名也可以访问该文件。软链接与原文件不共享inode，它们有不同的inode号和device号。因此，对于软链接和原文件来说，它们的访问权限、所有者、大小等属性可能不同。

---

到此，你已经大概明白链接的作用了。

二、硬链接和软链接详解

硬链接和软链接是两种不同的文件系统对象，它们都可以用来创建文件之间的关联。但是，它们的工作原理和特点有很大的不同。本节将详细介绍硬链接和软链接的定义，创建方法，优缺点，使用场景和删除方法。

2.1 硬链接

2.11 硬链接的定义

硬链接是指一个文件系统中的多个文件名指向同一个数据块（inode）的情况。也就是说，硬链接是同一个文件的不同别名，它们共享相同的内容，属性和权限。硬链接只能在同一个分区内创建，不能跨越不同的文件系统。

额外知识点 1：inode

inode是文件系统中的一个概念，又称文件索引节点，包含文件的基础信息以及数据块的指针。

元信息类似于文件属性，包括文件的创建者、创建日期、文件大小、文件权限等信息，实际信息存储在块中，而存储文件元信息的区域就叫做 inode。一个文件必须占用一个inode，并且至少占用一个block。

额外知识点 2：文件系统

在一个Linux系统中，可以支持多种不同的文件系统类型，Windows也是如此。相关命令在上一篇文章中已经写了。

以下图为例：根目录（/）是一个ext4类型的文件系统，大小为40G，使用了21G，剩余18G，使用率为54%，挂载在/dev/vda2上。目录下的其他子目录，如/home、/usr、/var等，都是ext4文件系统的一部分，除非我单独为它们分配了不同的文件系统（比如下图的/dev是udev文件系统）。


注意区分 文件系统 和 文件系统类型，这是2个概念。

• 硬链接通常只能在同一个文件系统内创建。即使两个文件系统都是 ext4 类型，也不能直接在它们之间创建硬链接。
• 通常：一个分区只能有一个文件系统，比如我的服务器只有一个40GB的SSD系统盘，被分成2个分区：
  
  我不能继续对这个磁盘分区了，这样会破坏系统。因此，我再买一个10GB的云硬盘，将它分成2个分区，并分别在2个分区上建立一个文件系统，类型分别是ext4、ext3。
  
  如图所示，我已经挂载到这里了：
  

2.12 硬链接的创建方法

在Linux系统中，可以使用ln命令来创建硬链接。例如，如果要为文件file1创建一个硬链接file2，可以执行以下命令：

ln file1 file2

这样，就会在当前目录下生成一个名为file2的硬链接，它和file1指向同一个数据块。可以使用ls -li命令来查看文件的inode号和硬链接数。例如：

ls -li file1 file2

实例：有如下文件：/root/LinuxC/Link/folder/origin.txt

在它的上层文件夹建立一个硬链接：ln folder/origin.txt new.txt

现在会生成一个new.txt 的文件，和origin.txt的内容相同：

可以看到，两个文件的inode号都是5962，表示它们指向同一个数据块。同时，两个文件的硬链接数都是2，表示有两个文件名指向该数据块。这两个文件的创建时间是一样的，实际上是原始文件的创建时间。

因为它们指向同一个数据块，所以无论修改哪个文件，剩下的与之存在硬链接的文件都会跟着改变：

---

前面强调过了，只有同一个文件系统的文件才能创建硬链接，我之前在/root/data/ext4挂载了一个文件系统：/dev/vdb1，类型也是ext4。

我现在去这个目录，尝试在2个文件系统之间为2个文件创建硬链接：

是无法创建的。

为什么硬链接无法在两个文件系统之间创建呢？这是因为：

• 硬链接必须指向同一个索引节点，而不同的文件系统有不同的索引节点结构和编号。如果硬链接指向不同的文件系统，就无法保证索引节点的一致性和有效性。
• 硬链接必须指向同一个卷，而不同的文件系统可能位于不同的磁盘或分区。如果硬链接指向不同的卷，就无法保证数据的完整性和可访问性。

2.13 硬链接的优缺点

硬链接有以下一些优点：

• 硬链接可以节省存储空间，因为它们不占用额外的数据块。
• 硬链接可以保护文件免受意外删除，因为只有当所有指向该数据块的文件名都被删除时，该数据块才会被释放。
• 硬链接可以提高文件访问效率，因为它们不需要额外的查找过程。

硬链接也有以下一些缺点：

• 硬链接不能跨越不同的文件系统，因为不同的文件系统可能有不同的inode分配方式。
• 硬链接不能用于目录，因为这样会导致目录结构的混乱和循环引用。
• 硬链接不能反映原文件的变化，例如修改时间和权限等。

2.14 硬链接的使用场景

硬链接适合用于以下一些场景：

• 当需要为同一个文件创建多个别名时，可以使用硬链接。
• 当需要保护重要文件免受意外删除时，可以使用硬链接。
• 当需要提高频繁访问文件的效率时，可以使用硬链接。

2.15 硬链接的删除方法

在Linux系统中，可以使用rm命令来删除硬链接。例如，如果要删除file2这个硬链接，可以执行以下命令：

rm file2

这样，就会删除file2这个文件名，但是不会影响file1或者该数据块。只有当所有指向该数据块的文件名都被删除时，该数据块才会被释放。例如：

rm file1

这样，就会删除file1这个文件名，并且释放该数据块。

2.2 软链接

2.21 软链接的定义

软链接（也称为符号链接或symlink）是指一个特殊类型的文件，它包含了另一个文件或目录的路径信息。也就是说，软链接是一个指向另一个对象的快捷方式，它不共享相同的内容，属性和权限。软链接可以跨越不同的分区和文件系统创建。

2.22 软链接的创建方法

在Linux系统中，可以使用ln -s命令来创建软链接。例如，如果要为文件file1创建一个软链接file3，可以执行以下命令：

ln -s file1 file3

这样，就会在当前目录下生成一个名为file3的软链接，它指向了file1所在的路径。可以使用ls -l命令来查看文件类型和链接目标。例如：

ls -l file1 file3

示例：

可以看到，软链接可以在不同的文件系统之间建立， new.txt的文件类型是l，表示它是一个软链接。同时， new.txt的链接目标是origin.txt，表示它指向了origin.txt所在的路径。

软链接只是源文件的一个“快捷方式”，所以，打开、修改一个软链接文件，实际上是对源文件的打开和修改（但是删除只是删除这个“快捷方式”而已）。

如果删除了源文件，软链接文件就会变成一个死链接，无法访问。如果修改了死链接文件，会重新创建一个同名的源文件，并建立新的链接关系。这种情况要注意避免，因为可能会覆盖原来的源文件或造成混乱。

2.23 软链接的优缺点

软链接有以下一些优点：

• 软链接可以跨越不同的文件系统，因为它们只存储了路径信息，而不依赖于inode号。
• 软链接可以用于目录，因为它们不会导致目录结构的混乱和循环引用。
• 软链接可以反映原文件的变化，例如修改时间和权限等。

软链接也有以下一些缺点：

• 软链接会占用额外的存储空间，因为它们需要单独的数据块来存储路径信息。
• 软链接可能会失效，因为当原文件被移动或删除时，软链接无法找到正确的路径。
• 软链接可能会降低文件访问效率，因为它们需要额外的查找过程。

2.24 软链接的使用场景

软链接适合用于以下一些场景：

• 当需要为不同位置或不同文件系统的文件或目录创建快捷方式时，可以使用软链接。
• 当需要创建动态的文件或目录关联时，可以使用软链接。
• 当需要保留原文件的属性和变化时，可以使用软链接。

2.25 软链接的删除方法

在Linux系统中，可以使用rm命令来删除软链接。例如，如果要删除file3这个软链接，可以执行以下命令：

rm file3

这样，就会删除file3这个文件名，但是不会影响file1或者其所在的路径。只有当原文件被移动或删除时，软链接才会失效。例如：

mv file1 file4

这样，就会移动file1到另一个位置，并且使得file3无法找到正确的路径。

---

通俗的比喻： 大概的比喻，不要详细推敲。

• 硬链接相当于给同一本书贴上不同的标签，每个标签都可以用来找到这本书，但是这本书只有一份。如果你把其中一个标签撕掉，这本书还是存在的，只是少了一个标签。但是如果你把这本书扔掉了，所有的标签都失效了。而且你不能给不同的书贴上同一个标签，也不能给不在你手边的书贴上标签。
• 软链接相当于给一本书写一个便条，上面写着这本书在哪里，你可以用这个便条去找到这本书。但是这个便条并不是这本书的一部分，只是一个指引。如果你把这个便条撕掉了，这本书还是存在的，只是你找不到它了。但是如果你把这本书搬走了或丢掉了，这个便条就没有用了。而且你可以给任何一本书写一个便条，无论这本书在哪里，也可以给同一本书写多个便条。

三、查找一个文件的链接文件

一个文件有几个链接，如何查找这些建立链接的文件呢？

（1）获取文件的 inode号

new.txt 有 3个硬链接，inode号是5962。

（2）查找

find / -inum 5962

按理说，结果只应该显示3个文件。但结果确有10个：

这可能是由于以下几个原因之一：

• 软链接：软链接是另一种类型的链接，与硬链接不同。软链接是一个指向原始文件或目录的符号链接，它具有自己的inode。因此，如果您在硬链接的文件上创建了软链接，那么软链接将具有不同的inode号。

• 系统文件：有些操作系统或文件系统会自动创建一些系统文件或元数据文件，它们与您的文件关联，因此具有不同的inode号。

• 其他硬链接：如果您在其他目录或文件夹中创建了硬链接，并且这些硬链接指向了您的文件，那么这些硬链接也会具有不同的inode号。

四、硬链接、软链接 与 指针、引用

通过本文的介绍，你可能觉得硬链接、软链接与C/C++中的指针和引用有点类似。

先来回顾一下指针和引用：

• 指针是一种变量，它存储了另一个变量的内存地址。通过指针，可以间接地访问或修改它所指向的变量的值。指针可以进行算术运算，可以指向不同的变量，也可以不初始化。
• 引用是C++中引入的一种新的使用变量的方式，它相当于给一个已存在的变量起了一个别名。通过引用，可以直接访问或修改它所引用的变量的值。引用必须初始化，且不能改变它所引用的变量。
  
  C语言本身不支持引用，只有C++才支持。C++中的引用在底层是通过指针实现的，但是它比指针更加易用和安全。

Linux下的软链接和硬链接与C语言的引用和指针有一些相似之处：

• 软链接类似于C语言的指针，它是一个特殊的文件，其中包含了另一个文件或目录的路径信息。通过软链接，可以间接地访问或修改它所指向的文件或目录的内容。软链接可以跨越不同的文件系统，也可以指向不存在的文件。
• 硬链接类似于C语言的引用，它是一个与源文件共享同一个索引节点的文件名。通过硬链接，可以直接访问或修改它所引用的文件的内容。硬链接只能在同一文件系统中创建，不能对目录创建，也不能指向不存在的文件。

但是，软链接和硬链接与C语言的引用和指针也有很多区别：

• 软链接与指针不同的是，软链接本身是一个实体，它占用了一定的磁盘空间。当源文件被删除后，软链接会变成死链接，无法访问。
• 硬链接与引用不同的是，硬链接并不是源文件的别名，而是一个独立的文件名。当源文件被删除后，硬链接仍然有效。

---

把 永 远 爱 你 写 进 诗 的 结 尾 ~