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  • 硬链接与软连接[转自vbird]

    前言

    在 Linux 底下的连结档有两种,一种是类似 Windows 的快捷方式功能的文件,可以让你快速的链接到目标文件(或目录),这种是软链接; 另一种则是透过文件系统的 inode 连结来产生新档名,而不是产生新文件!这种称为硬链接 (hard link)。 这两种玩意儿是完全不一样的东西呢!现在就分别来谈谈。


    Hard Link (实体链接, 硬式连结或实际连结)

    在前一小节当中,我们知道几件重要的信息,包括:

    每个文件都会占用一个 inode ,文件内容由 inode 的记录来指向;
    想要读取该文件,必须要经过目录记录的文件名来指向到正确的 inode 号码才能读取。
    也就是说,其实文件名只与目录有关,但是文件内容则与 inode 有关。那么想一想, 有没有可能有多个档名对应到同一个 inode 号码呢?有的!那就是 hard link 的由来。 所以简单的说:hard link 只是在某个目录下新增一笔档名链接到某 inode 号码的关连记录而已。

    举个例子来说,假设我系统有个 /root/crontab 他是 /etc/crontab 的实体链接,也就是说这两个档名连结到同一个 inode , 自然这两个文件名的所有相关信息都会一模一样(除了文件名之外)。实际的情况可以如下所示:

    [root@www ~]# ln /etc/crontab . <==创建实体链接的命令
    [root@www ~]# ll -i /etc/crontab /root/crontab
    1912701 -rw-r--r-- 2 root root 255 Jan 6 2007 /etc/crontab
    1912701 -rw-r--r-- 2 root root 255 Jan 6 2007 /root/crontab

    你可以发现两个档名都连结到 1912701 这个 inode 号码,所以您瞧瞧,是否文件的权限/属性完全一样呢? 因为这两个『档名』其实是一模一样的『文件』啦!而且你也会发现第二个字段由原本的 1 变成 2 了! 那个字段称为『连结』,这个字段的意义为:『有多少个档名链接到这个 inode 号码』的意思。 如果将读取到正确数据的方式画成示意图,就类似如下画面:


      实体链接的文件读取示意图
    上图的意思是,你可以透过 1 或 2 的目录之 inode 指定的 block 找到两个不同的档名,而不管使用哪个档名均可以指到 real 那个 inode 去读取到最终数据!那这样有什么好处呢?最大的好处就是『安全』!如同上图中, 如果你将任何一个『档名』删除,其实 inode 与 block 都还是存在的! 此时你可以透过另一个『档名』来读取到正确的文件数据喔!此外,不论你使用哪个『档名』来编辑, 最终的结果都会写入到相同的 inode 与 block 中,因此均能进行数据的修改哩!

    一般来说,使用 hard link 配置链接文件时,磁盘的空间与 inode 的数目都不会改变! 我们还是由图 来看,由图中可以知道, hard link 只是在某个目录下的 block 多写入一个关连数据而已,既不会添加 inode 也不会耗用 block 数量哩!

    备注:
    hard link 的制作中,其实还是可能会改变系统的 block 的,那就是当你新增这笔数据却刚好将目录的 block 填满时,就可能会新加一个 block 来记录文件名关连性,而导致磁盘空间的变化!不过,一般 hard link 所用掉的关连数据量很小,所以通常不会改变 inode 与磁盘空间的大小喔!


    由上图其实我们也能够知道,事实上 hard link 应该仅能在单一文件系统中进行的,应该是不能够跨文件系统才对! 因为上图就是在同一个 filesystem 上嘛!所以 hard link 是有限制的:

    不能跨 Filesystem;
    不能 link 目录。

    不能跨 Filesystem 还好理解,那不能 hard link 到目录又是怎么回事呢?这是因为如果使用 hard link 链接到目录时, 链接的数据需要连同被链接目录底下的所有数据都创建链接,举例来说,如果你要将 /etc 使用实体链接创建一个 /etc_hd 的目录时,那么在 /etc_hd 底下的所有档名同时都与 /etc 底下的檔名要创建 hard link 的,而不是仅连结到 /etc_hd 与 /etc 而已。 并且,未来如果需要在 /etc_hd 底下创建新文件时,连带的, /etc 底下的数据又得要创建一次 hard link ,因此造成环境相当大的复杂度。 所以啰,目前 hard link 对于目录暂时还是不支持的啊!


    Symbolic Link (符号链接,亦即是快捷方式)

    相对于 hard link , Symbolic link 可就好理解多了,基本上, Symbolic link 就是在创建一个独立的文件,而这个文件会让数据的读取指向他 link 的那个文件的档名!由于只是利用文件来做为指向的动作, 所以,当来源档被删除之后,symbolic link 的文件会『开不了』, 会一直说『无法开启某文件!』。实际上就是找不到原始『档名』而已啦!

    举例来说,我们先创建一个符号链接文件链接到 /etc/crontab 去看看:

    [root@www ~]# ln -s /etc/crontab crontab2
    [root@www ~]# ll -i /etc/crontab /root/crontab2
    1912701 -rw-r--r-- 2 root root 255 Jan 6 2007 /etc/crontab
    654687 lrwxrwxrwx 1 root root 12 Oct 22 13:58 /root/crontab2 -> /etc/crontab

    由上表的结果我们可以知道两个文件指向不同的 inode 号码,当然就是两个独立的文件存在! 而且连结档的重要内容就是他会写上目标文件的『文件名』, 你可以发现为什么上表中连结档的大小为 12 bytes 呢? 因为箭头(-->)右边的档名『/etc/crontab』总共有 12 个英文,每个英文占用 1 个 byes ,所以文件大小就是 12bytes了!

    关于上述的说明,我们以如下图示来解释:


    图 符号链接的文件读取示意图
    由 1 号 inode 读取到连结档的内容仅有档名,根据档名链接到正确的目录去取得目标文件的 inode , 最终就能够读取到正确的数据了。你可以发现的是,如果目标文件(/etc/crontab)被删除了,那么整个环节就会无法继续进行下去, 所以就会发生无法透过连结档读取的问题了!

    这里还是得特别留意,这个 Symbolic Link 与 Windows 的快捷方式可以给他划上等号,由 Symbolic link 所创建的文件为一个独立的新的文件,所以会占用掉 inode 与 block 喔!


    由上面的说明来看,似乎 hard link 比较安全,因为即使某一个目录下的关连数据被杀掉了, 也没有关系,只要有任何一个目录下存在着关连数据,那么该文件就不会不见!举上面的例子来说,我的 /etc/crontab 与 /root/crontab 指向同一个文件,如果我删除了 /etc/crontab 这个文件,该删除的动作其实只是将 /etc 目录下关于 crontab 的关连数据拿掉而已, crontab 所在的 inode 与 block 其实都没有被变动喔!

    不过由于 Hard Link 的限制太多了,包括无法做『目录』的 link , 所以在用途上面是比较受限的!反而是 Symbolic Link 的使用方面较广喔!好了, 说的天花乱坠,看你也差不多快要昏倒了!没关系,实作一下就知道怎么回事了!要制作连结档就必须要使用 ln 这个命令呢!

    ln

    复制代码
    [root@www ~]# ln [-sf] 来源文件 目标文件
    
    选项与参数:
    -s :如果不加任何参数就进行连结,那就是hard link,至于 -s 就是symbolic link
    -f :如果 目标文件 存在时,就主动的将目标文件直接移除后再创建!
    
    范例一:将 /etc/passwd 复制到 /tmp 底下,并且观察 inode 与 block
    [root@www ~]# cd /tmp
    [root@www tmp]# cp -a /etc/passwd .
    [root@www tmp]# du -sb ; df -i .
    18340 . <==先注意一下这里的容量是多少!
    Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
    /dev/hdc2 2560864 149738 2411126 6% /
    # 利用 du 与 df 来检查一下目前的参数~那个 du -sb 
    # 是计算整个 /tmp 底下有多少 bytes 的容量啦!
    复制代码

    范例二:将 /tmp/passwd 制作 hard link 成为 passwd-hd 文件,并观察文件与容量

    复制代码
    [root@www tmp]# ln passwd passwd-hd
    [root@www tmp]# du -sb ; df -i .
    18340 .
    Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
    /dev/hdc2 2560864 149738 2411126 6% /
    # 仔细看,即使多了一个文件在 /tmp 底下,整个 inode 与 block 的容量并没有改变!
    
    [root@www tmp]# ls -il passwd*
    586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd
    586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd-hd
    # 原来是指向同一个 inode 啊!这是个重点啊!另外,那个第二栏的连结数也会添加!
    复制代码

    范例三:将 /tmp/passwd 创建一个符号链接

    复制代码
    [root@www tmp]# ln -s passwd passwd-so
    [root@www tmp]# ls -li passwd*
    586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd
    586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd-hd
    586401 lrwxrwxrwx 1 root root 6 Oct 22 14:18 passwd-so -> passwd
    # passwd-so 指向的 inode number 不同了!这是一个新的文件~这个文件的内容是指向 
    # passwd 的。passwd-so 的大小是 6bytes ,因为 passwd 共有六个字符之故
    
    [root@www tmp]# du -sb ; df -i .
    18346 .
    Filesystem Inodes IUsed IFree IUse% Mounted on
    /dev/hdc2 2560864 149739 2411125 6% /
    # 呼呼!整个容量与 inode 使用数都改变啰~确实如此啊!
    复制代码

    范例四:删除源文件 passwd ,其他两个文件是否能够开启?

    复制代码
    [root@www tmp]# rm passwd
    [root@www tmp]# cat passwd-hd
    ......正常显示完毕!
    [root@www tmp]# cat passwd-so
    cat: passwd-so: No such file or directory
    [root@www tmp]# ll passwd*
    -rw-r--r-- 1 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd-hd
    lrwxrwxrwx 1 root root 6 Oct 22 14:18 passwd-so -> passwd
    # 怕了吧!符号链接果然无法开启!另外,如果符号链接的目标文件不存在,
    # 其实档名的部分就会有特殊的颜色显示喔!
    复制代码


    要注意啰!使用 ln 如果不加任何参数的话,那么就是 Hard Link 啰!如同范例二的情况,添加了 hard link 之后,可以发现使用 ls -l 时,显示的 link 那一栏属性添加了!而如果这个时候砍掉 passwd 会发生什么事情呢?passwd-hd 的内容还是会跟原来 passwd 相同,但是 passwd-so 就会找不到该文件啦!

    而如果 ln 使用 -s 的参数时,就做成差不多是 Windows 底下的『快捷方式』的意思。当你修改 Linux 下的 symbolic link 文件时,则更动的其实是『原始档』, 所以不论你的这个原始档被连结到哪里去,只要你修改了连结档,原始档就跟着变啰! 以上面为例,由于你使用 -s 的参数创建一个名为 passwd-so 的文件,则你修改 passwd-so 时,其内容与 passwd 完全相同,并且,当你按下储存之后,被改变的将是 passwd 这个文件!

    此外,如果你做了底下这样的连结:

    ln -s /bin /root/bin
    那么如果你进入 /root/bin 这个目录下,『请注意呦!该目录其实是 /bin 这个目录,因为你做了连结档了!』所以,如果你进入 /root/bin 这个刚刚创建的链接目录, 并且将其中的数据杀掉时,嗯! /bin 里面的数据就通通不见了!这点请千万注意!所以赶紧利用『rm /root/bin 』 将这个连结档删除吧!

    基本上, Symbolic link 的用途比较广,所以您要特别留意 symbolic link 的用法呢!未来一定还会常常用到的啦!


    关于目录的 link 数量:
    或许您已经发现了,那就是,当我们以 hard link 进行『文件的连结』时,可以发现,在 ls -l 所显示的第二字段会添加一才对,那么请教,如果创建目录时,他默认的 link 数量会是多少? 让我们来想一想,一个『空目录』里面至少会存在些什么?呵呵!就是存在 . 与 .. 这两个目录啊! 那么,当我们创建一个新目录名称为 /tmp/testing 时,基本上会有三个东西,那就是:

    /tmp/testing
    /tmp/testing/.
    /tmp/testing/..
    而其中 /tmp/testing 与 /tmp/testing/. 其实是一样的!都代表该目录啊~而 /tmp/testing/.. 则代表 /tmp 这个目录,所以说,当我们创建一个新的目录时, 『新的目录的 link 数为 2 ,而上一级目录的 link 数则会添加 1 』 不信的话,我们来作个测试看看:

    复制代码
    [root@www ~]# ls -ld /tmp
    drwxrwxrwt 5 root root 4096 Oct 22 14:22 /tmp
    [root@www ~]# mkdir /tmp/testing1
    [root@www ~]# ls -ld /tmp
    drwxrwxrwt 6 root root 4096 Oct 22 14:37 /tmp
    [root@www ~]# ls -ld /tmp/testing1
    drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct 22 14:37 /tmp/testing1
    复制代码

    瞧!原本的所谓上一级目录 /tmp 的 link 数量由 5 添加为 6 ,至于新目录 /tmp/testing 则为 2 ,这样可以理解目录的 link 数量的意义了吗? ^_^

    转自 http://vbird.dic.ksu.edu.tw/linux_basic/0230filesystem_2.php

    这个神经病来自七院,又哭又笑的像一只老鬼
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