linux硬鏈接和軟鏈接的示例解析

2024-08-27 23:55:00

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供稿：網(wǎng)友

　　這篇文章主要介紹linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

　　前言
　　最近前端包管理器pnpm真的是太火了，大量的文章分析了pnpm的原理。了解之后，發(fā)現(xiàn)pnpm整個架構(gòu)都是基于硬鏈接和軟鏈接組織的，但我對這兩個概念比較模糊，所以想研究一下。

　　眾所周知，Unix/Linux系統(tǒng)中一切皆文件。可見，文件在Linux系統(tǒng)中非常重要。我們平常比較直觀的對于文件的感受肯定是文件名和文件內(nèi)容。但在Linux的文件系統(tǒng)中，除了文件名和文件內(nèi)容，還有一個很重要的概念，就是inode。

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　inode
　　維基百科這樣描述inode：

　　The inode (index node) is a data structure in a Unix-style file system that describes a file-system object such as a file or a directory. Each inode stores the attributes and disk block locations of the object's data.File-system object attributes may include metadata (times of last change,access, modification), as well as owner and permission data.

　　A directory is a list of inodes with their assigned names. The list includes an entry for itself, its parent, and each of its children.

　　意思就是：inode是類Unix文件系統(tǒng)中用來描述文件系統(tǒng)對象（比如文件或文件夾）的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它存儲著文件的各種屬性（最近一次inode變動的時間、最近一次訪問的時間、最近一次修改的時間等元信息，以及權(quán)限信息等）。文件夾是一組inode，包括自身的入口、父節(jié)點的入口以及所有子節(jié)點。

　　其實，inode包含的內(nèi)容不止上面這些，具體有：

　　文件的字節(jié)數(shù)
　　文件的User ID
　　文件的Group ID
　　文件的讀、寫、執(zhí)行權(quán)限
　　時間戳：ctime，inode上一次變動的時間；mtime，文件內(nèi)容上一次變動的時間；atime，文件上一次打開的時間
　　鏈接數(shù)，即有多少個文件名指向這個inode
　　文件數(shù)據(jù)block的位置
　　Linux使用的ext2/ext3文件系統(tǒng)中，不同類型的數(shù)據(jù)存放在不同的區(qū)域。inode組成的inode table存放在一個位置，文件數(shù)據(jù)塊則存在另外一個位置。

　　inode不包含文件名，文件名存放在文件夾信息的結(jié)構(gòu)體里。文件名相當(dāng)于inode的別名，便于我們管理和記憶。Linux系統(tǒng)對文件的操作都是通過inode做到的，當(dāng)我們修改文件時，系統(tǒng)從文件夾的信息結(jié)構(gòu)體里找到文件名對應(yīng)的inode，再通過存儲在inode中的文件數(shù)據(jù)block地址找到對應(yīng)的硬盤位置進(jìn)行讀寫操作。

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　硬鏈接
　　一般來說，inode與文件名、文件數(shù)據(jù)是一對一的關(guān)系，但我們可以通過shell命令讓多個文件名指向同一個inode，這種就是硬鏈接（hard link）。

　　使用ln <origin> <destination>命令可以創(chuàng)建硬鏈接，如

　　ln test.txt test_hard.txt
　　對應(yīng)nodejs的fs.link方法。

　　創(chuàng)建硬鏈接前，test.txt可以這樣表示：

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　創(chuàng)建硬鏈接后：

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　可以看到，test_hard.txt的inode跟源文件test.txt使用的是同一個，只是現(xiàn)在鏈接數(shù)變成2了。

　　我們可以執(zhí)行l(wèi)s -li查看一下。

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　第一列是inode number，可以看到都是13029546，所以兩個文件使用的是同一個inode。第二列是權(quán)限信息，第四列是擁有者，第六列是文件內(nèi)容大小。可以看到，除了文件名不一樣之外，硬鏈接創(chuàng)建的文件跟源文件的所有元信息完全一樣。第三列表示鏈接數(shù)，可以看到，目前鏈接數(shù)為2。

　　由于硬鏈接文件和源文件使用同一個inode，并指向同一塊文件數(shù)據(jù)，除文件名之外的所有信息都是一樣的。所以這兩個文件是等價的，可以說是互為硬鏈接文件。修改任意一個文件，可以看到另外一個文件的內(nèi)容也會同步變化。

　　軟鏈接
　　準(zhǔn)確來說叫符號鏈接（symbolic link），一般又叫軟鏈接（soft link）。與硬鏈接共用一個inode不同，軟鏈接會創(chuàng)建新的inode，并指向源文件。可以理解軟鏈接就是windows系統(tǒng)中的桌面快捷方式。

　　創(chuàng)建軟鏈接的命令和硬鏈接很像，多了-s參數(shù)：ln -s <origin> <destination>：

　　ln -s test.txt test_symbolic.txt
　　對應(yīng)的nodejs的fs.symlink方法。

　　創(chuàng)建軟鏈接之后：

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　源文件inode的鏈接數(shù)還是1，創(chuàng)建了新的inode，軟鏈接指向源文件。

　　執(zhí)行l(wèi)s -li看一下：

　　linux硬鏈接和軟鏈接的示例分析

　　可以看到，軟鏈接的inode number跟源文件的不一樣，權(quán)限一列開頭為小寫L，表示軟鏈，鏈接數(shù)為1，大小為8個字節(jié)。沒錯，軟鏈文件也有大小，不過一般很小，畢竟只是一個快捷方式。

　　對比
　　文件重命名或文件移動
　　文件重命名和文件移動對于Linux系統(tǒng)來說都是文件絕對路徑的更改。對硬鏈接來說，文件重命名或文件移動不會改變鏈接指向，而對軟鏈接來說，文件重命名或文件移動則使鏈接斷開，這時通過軟鏈接修改文件內(nèi)容時會重新創(chuàng)建一個新的inode，跟原文件名和文件數(shù)據(jù)塊關(guān)聯(lián)。

　　文件刪除
　　rm命令或者nodejs的unlink其實是將inode的鏈接數(shù)減1。對于前文的硬鏈接，刪除test_hard.txt使得inode1的鏈接數(shù)變成1，當(dāng)鏈接數(shù)變成0時，系統(tǒng)就會釋放掉這個inode，之后再創(chuàng)建的新文件就可以使用該inode的inode number了。這時沒有inode指向文件數(shù)據(jù)block，所以文件找不到了。但實際上文件數(shù)據(jù)還存在硬盤中，所以經(jīng)常能看到網(wǎng)上有一些幫助恢復(fù)誤刪的文件的工具。軟鏈接inode鏈接數(shù)為1，刪除軟鏈接則系統(tǒng)釋放該inode。

　　鏈接文件和文件夾
　　軟鏈接可以鏈接文件和文件夾，但硬鏈接只能鏈接文件。

　　不同文件系統(tǒng)創(chuàng)建鏈接
　　軟鏈接可以跨不同的文件系統(tǒng)創(chuàng)建，但是硬鏈接不行，因為硬鏈接是共用一個inode，而不同的文件系統(tǒng)有不同的inode table。

　　應(yīng)用場景
　　硬鏈接
　　文件備份：為了防止重要的文件被誤刪，文件備份是一種好的辦法，但拷貝文件會帶來磁盤空間的消耗。硬鏈接能不占用磁盤空間實現(xiàn)文件備份。
　　文件共享：多人共同維護(hù)同一份文件時，可以通過硬鏈接的方式，在私人目錄里創(chuàng)建硬鏈接，每個人的修改都能同步到源文件，但又避免某個人誤刪就丟掉了文件的問題。
　　文件分類：不同的文件資源需要分類，比如某個電影即是的分類是外國、懸疑，那我們可以在外國的文件夾和懸疑的文件夾里分別創(chuàng)建硬鏈接，這樣可以避免重復(fù)拷貝電影浪費磁盤空間。有人可能說，使用軟鏈接不也可以嗎？是的，但不太好。因為一旦源文件移動位置或者重命名，軟鏈接就失效了。
　　軟鏈接
　　快捷方式：對于路徑很深的文件，查找起來不太方便。利用軟鏈接在桌面創(chuàng)建快捷方式，可以迅速打開并編輯文件。
　　靈活切換程序版本：對于機(jī)器上同時存在多個版本的程序，可以通過更改軟鏈接的指向，從而迅速切換程序版本。這里提到了python版本的切換可以這么做。
　　動態(tài)庫版本管理：不是很懂，具體可以看這里。
　　總結(jié)
　　Linux系統(tǒng)通過inode管理文件，inode存儲著文件字節(jié)數(shù)、文件權(quán)限、鏈接數(shù)、數(shù)據(jù)block位置等信息。

　　硬鏈接與源文件共用inode，除了文件名不同，其他與源文件一樣。不能對文件夾創(chuàng)建硬鏈接，不能對不同的文件系統(tǒng)的文件創(chuàng)建硬鏈接。

　　軟鏈接類似于windows的快捷方式，有獨立的inode。可以對文件夾或不同文件系統(tǒng)的文件創(chuàng)建軟鏈接。

　　硬鏈接和軟鏈接修改文件內(nèi)容都會同步到源文件，因為本質(zhì)上它們都是指向源文件的數(shù)據(jù)block。

（編輯：武林網(wǎng)）

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