[Linux]一篇文章带你搞定软硬连接

阅读导览：

1. 先在windows中先见见软硬连接
2. 从名字、inode等方面分析软硬连接
3. 如何实现软硬连接
4. 硬链接注意事项
5. 软硬链接都用来干什么
6. 如何在windows中实现硬链接

概念

软链接：symbol link（又称符号链接，切记不是soft link）

硬链接：hard link

inode   权限	 链接数 所有者 组 大小 最后修改时间 文件名
----  -----	-----	-	----	------------	-----
929767 -rw-rw-r-- 2 sll sll 0 Apr 14 10:27 hardlink
929768 lrwxrwxrwx 1 sll sll 6 Apr 14 10:28 symbollink -> test.c
929767 -rw-rw-r-- 2 sll sll 0 Apr 14 10:27 test.c

如图所示：

我们创建了一个test.c（当然我没有往里面写内容，因为软硬链接和代码无关）。然后分别创建了一个软链接（symbollink）、硬链接（hardlink），使其链接test.c

我们将从以下几个方面来看待软硬链接

1. 引入：windows下的快捷方式
2. 文件名
3. 文件inode
4. 链接数

对了，补充一句：软硬连接和动静态库的动静态链接没有关系！

简述文件系统

本文在ext2文件系统的概念下叙述，且仅对本文需要了解的知识进行叙述。

1. 一个inode唯一标识一个文件。

2. 文件和目录在文件系统下看来都是一样的（也可理解为都是以数据的方式存储在磁盘中），只不过权限不同。 文件没有d权限，目录有d权限。文件存储的内容是数据（比如c代码），而目录存储的内容也是数据，只不过这个数据是其内部的文件名和其对应的inode的映射关系。

   例：一般文件

   test.c文件中	数据：代码（存储在data block中）
   	int add();
   	double sub();
   	…

   例：目录文件

   dir目录下	数据：文件名 — inode（均存储在data block中）
   	hardlink — 929767
   	symbollink — 929768
   	test.c — 929767

3. 磁盘划分成许多个分区，每个分区的inode独立（即：相同分区的inode不重复，不同分区的inode可能重复），这也就决定了硬链接跨越文件系统进行链接的不可实现性

windows下的快捷方式–软硬链接的直观体现

大家对windows下的快捷方式肯定不陌生，我们常常将一个文件执行添加桌面快捷方式的操作，这个操作实际上就对应了软链接。让我们再深入探究一下其中的奥秘！

先来玩玩找不同

软链接

上图中，左侧是我的typora.exe文件的存储位置、右侧是其对应的桌面快捷方式（软链接）

对，如果你仔细观察，其实桌面也是一个文件（Desktop），创建桌面快捷方式本质上就是将文件软链接一份到Desktop文件夹中（当然，这都是后话，与今天所要探讨的并无太大关联，如果感兴趣的小伙伴可以去深入了解以下）。再提一嘴，为什么他们的大小和占用空间不同，这和他们的data block的大小相关，这里就不过多叙述了。

可以看到

1. 他们的文件类型不同
2. 文件所处的位置自然不同，因为创建的是桌面快捷方式，放到了Desktop文件夹中
3. 文件的大小不同，这是因为对于左侧的文件，其内容是其本来具有的应用程序的数据，而右侧的文件的内容则可以理解为一个索引（这个内容就是为了让你找到左侧的源文件）

硬链接

上图中，左侧是我的test.txt文件的存储位置、右侧是其对应的硬链接文件link.txt（这里将他们放入了同一个文件夹中了）

如果你这个时候去删掉他们之间的任意一个后，再去打开另外一个，发现内容还是没有变（就好像删除的操作白做了一样），这是由于硬链接的特性，会在后面进行叙述（不同的是，如果你删除了被软链接链接文件，则你会发现软链接就没有用了，打不开对应的源文件）

可以看到

1. 他们的文件类型相同（对，他们就是相同的，一模一样，删了一个另一个还在）
2. 他们的存储大小相同（因为他们都是同一个文件，存储大小自然相同）

小结：

综上我们先得出一个简单的小结：对于软链接，这个文件指向了我的源文件（其内容就是我源文件的位置）；对于硬链接，这个文件中的内容就是我的源文件内容。

这个时候可能有朋友要提出疑问，那我用硬链接难道是把文件拷贝了一份？？？不！硬链接并不会拷贝文件，因为开销太大，相反它利用了引用计数的思想，来实现链接，听我娓娓道来。

角度1：文件名

回顾开始的bash界面

inode   权限	 链接数 所有者 组 大小 最后修改时间 文件名
----  -----	-----	-	----	------------	-----
929767 -rw-rw-r-- 2 sll sll 0 Apr 14 10:27 hardlink
929768 lrwxrwxrwx 1 sll sll 6 Apr 14 10:28 symbollink -> test.c
929767 -rw-rw-r-- 2 sll sll 0 Apr 14 10:27 test.c

我们可以明显的发现：他们的文件名不同

硬链接的文件名就是我创建时给他命的名：hardlink

而软链接的文件名我创建的时候命名为symbollink，但是创建出来后却显示是：symbollink -> test.c

这没什么，作用其实就是告诉用户这个是软链接还是硬链接（linux下不采用文件名标识文件，所以名字是啥自然不重要）。对，就这。

角度2：文件inode

如果你仔细观察，就会发现硬链接文件的inode和源文件是一模一样的，但是软链接的inode则不同。

文件名	inode
test.c	929767
hardlink	929767
symbollink -> test.c	929768

由于inode是文件的唯一标识，所以就表明了：

• 硬链接创建的链接文件hardlink，本质上就是给test.c这个文件增加了个名字（实际上也是如此，创建的时候会在当前目录的data block中增加一个hardlink与929767的映射关系存入其中）。
• 软链接创建的链接文件symbollink -> test.c，本质上是创建了一个新的文件，而这个新文件的内容是其源文件的路径（大抵是这样的，可能还会有别的内容，但主要内容就是路径）。

如上就能搞清楚为什么inode会有如此变化。

角度3：链接数

inode   权限	 链接数 所有者 组 大小 最后修改时间 文件名
----  -----	-----	-	----	------------	-----
929767 -rw-rw-r-- 2 sll sll 0 Apr 14 10:27 hardlink
929768 lrwxrwxrwx 1 sll sll 6 Apr 14 10:28 symbollink -> test.c
929767 -rw-rw-r-- 2 sll sll 0 Apr 14 10:27 test.c

链接数，又称为：硬链接数。是用来标记某个文件被硬链接了多少个文件（又可以理解为，这个inode被取了多少个别名）。

如上所示：

由于hardlink和test.c都链接到了node=929767这个文件（即，有两个映射关系），所以该文件的链接数=2

同样，inode=929768这个文件，只有symbollink -> test.c这一个映射关系，所以其硬链接数为1

文件的删除问题

前面我们提到，hardlink硬链接到了test.c这个文件，但是我删除他们中的任意一个，另外一个内容不会产生影响。这是因为其内部采用了引用计数的思想。

当我删除一个文件的时候，如果链接数>1，那么就对该链接数进行–，同时删除该文件名和其inode的映射关系；如果链接数==1，那么就删除映射关系的同时，再将其对应inode标识的文件删除（彻底删除，你就再也找不到了。当然你用数据恢复的手段可能还可以找得到，毕竟删除数据的本质就将inode bitmap对应位置为0，这点本文就不展开讲述，其属于文件系统的知识）

所以我们做一下归纳吧：

• 硬链接：本质上就是一种给inode取别名的方式，即增加了一份新的映射关系
• 软链接：本质上就是创建了一个新的文件，和touch指令区别不大（当然，我指的是创建文件的本质）

如何实现软硬连接

软链接

ln -s sorcefile linkname
//例如：
ln -s test.c symbollink

硬链接

ln sorcefile linkname
//例如：
ln test.c hardlink

不要啥玩意都去硬链接

首先，你几乎是所有玩意都可以去软链接（大抵是这样的，只不过需要考虑到”断链“的情况，也就是软链接不会强制检查链接到不存在的文件）

但是，硬链接可不是随随便便就可以去链接的

1. 绝对不能跨文件系统去进行硬链接

   解释原理：

   由于不同的文件系统中，inode编号允许重复，所以如果跨文件系统实行硬链接，就会导致链接到错误的inode，所以要从根源上禁止

   现象展示：

   

   我们先分别在mylinkfs,test下创建一个文件，结果如下:

   //mylinkfs
   12 -rw-r--r-- 1 root root     0 Apr 14 14:04 test.c
   //test
   793090 -rw-rw-r-- 1 sll sll    0 Apr 14 14:21 test.c
   

   可以发现，对于mylinkfs中的inode编号十分的小，这是因为这个分区刚刚创建并初始化文件系统+挂载，所以在里面创建的文件的inode都会从低到高分配。这也表明了他们不属于同一个文件系统。

   进行软链接：

   sudo ln -s path/test.c symbollink
   //生成了如下文件
   lrwxrwxrwx 1 root root    26 Apr 14 14:26 symbollink -> ../../home/sll/test/test.c
   

   很明显可以连接成功

   进行硬链接：

   sudo ln ../../home/sll/test/test.c hardlink
   //有如下告警
   ln: failed to create hard link 'hardlink' => '../../home/sll/test/test.c': Invalid cross-device link
   

   告警：无效的跨设备链接（即非法的跨文件系统链接）

   所以实践证明，我们确实不能跨文件系统进行硬链接

2. 不能去链接目录（树）

   在此之前我们先解释一个现象：为什么每当创建一个目录的时候，他的链接数都不是1，而是2，甚至我该目录里面做了一些操作后，链接数更大了？

   [sll@SFT:~/test$] mkdir testlinkdir; ls -li
   929771 drwxrwxr-x 2 sll sll 4096 Apr 14 14:36 testlinkdir
   

   可见，链接数是2。原因很简单，让我们进入testlinkdir看看

   [sll@SFT:~/test$] cd testlinkdir/; ll
   drwxrwxr-x 2 sll sll 4096 Apr 14 14:36 ./
   drwxrwxr-x 3 sll sll 4096 Apr 14 14:36 ../
   

   对，就是这个./搞的鬼，它硬链接到的也是testlinkdir目录。

   但是这玩意其实很怪，因为你明明能看到系统中有链接到目录树的玩意，比如./,../，但是你就是不能手动去链接目录（OS不让你硬链接）：

   [sll@SFT:~/test$] ln ./testlinkdir/ hardlinkdir
   ln: ./testlinkdir/: hard link not allowed for directory //不让你去链接目录
   

   为什么不让去链接？因为这可能会破坏目录树的结构，导致循环引用问题，例如：

   如果我要从/home去遍历整个目录树，如果这里面我的某个硬链接链接到了/home，那么就会导致这个遍历一直死循环，根本出不来。而对于操作系统，它有把握拍着胸脯说：我保证我的硬链接不会产生循环引用问题，你能保证你的不会吗？我直接给你禁掉，想用？没门！！

软硬链接常见用途

硬链接： 主要用于在文件系统中创建副本，使得多个文件可以共享相同的数据和权限。这在许多客户端/服务器环境中非常有用，因为它允许客户端直接访问服务器上的主文件，而不需要将副本下载到本地。此外，硬链接还可以用于确保文件的安全，即使原文件被删除，只要还有硬链接存在，文件的数据就不会丢失。

软链接： 主要用于创建指向另一个文件或目录的路径。它的应用场景非常广泛，比如当需要在不同的目录中使用相同的文件时，只需要在某个固定目录放上该文件，然后在其他目录下使用软链接链接该文件，这样既节省了磁盘空间，又方便了文件的访问。此外，软链接还可以用于访问那些已经被删除但仍然需要引用的文件，或者用于不在PATH中的二进制文件或其他资源。

如何在windows中实现硬链接

windows+x

打开Windows PowerShell，找到你当前的路径，然后打开资源管理器进入对应的路径，一般是：C:\Users\NAME，然后在该目录下右键创建一个.txt文件（这一步不用Windows PowerShell，用常规方法），然后在Windows PowerShell中输入：

//这里我们创建的源文件叫test.txt，链接文件叫link.txt
fsutil hardlink create C:\Users\NAME\link.txt C:\Users\NAME\test.txt 

打开Windows PowerShell，找到你当前的路径，然后打开资源管理器进入对应的路径，一般是：C:\Users\NAME，然后在该目录下右键创建一个.txt文件（这一步不用Windows PowerShell，用常规方法），然后在Windows PowerShell中输入：

//这里我们创建的源文件叫test.txt，链接文件叫link.txt
fsutil hardlink create C:\Users\NAME\link.txt C:\Users\NAME\test.txt 

然后就创建成功了。