Linux - 硬链接与软链接

在 Linux 的文件系统中，磁盘块分成了 3 个部分。一部分称为数据区，用来存放文件内容。另一部分称为 inode 表，用来存放文件属性。第三部分称为超级块，用来存放文件系统本身的属性。文件的内容和属性分开存放，文件的属性存储在一个称为 inode 的数据结构中，inode 存放在 inode 表里，每个 inode 有一个唯一的编号对应其在 inode 表中的位置。

Linux 中有两种链接：硬链接（Hard Link）和软链接（Soft Link），软链接也称为符号链接（Symbolic Link）。

硬链接

硬链接其实是已存在文件的另一个名字，链接与原来的文件并没有什么区别，它们共享一个 inode，而 inode 包含了一个文件的所有属性。当为一个文件创建硬链时，内核不会分配新的 inode。

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ touch f1
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln f1 f1-hard
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ls -li
total 0
10272788 -rw-rw-r-- 2 ng ng 0 Apr 20 15:28 f1
10272788 -rw-rw-r-- 2 ng ng 0 Apr 20 15:28 f1-hard

系统并没有为 f1-hard 分配新的 inode，f1-hard 的 inode 与 f1 一致，这说明了它们是同一个文件的两个名字。创建链接后，f1 和 f1-hard 的链接数也由 1 增加到 2。再看看使用 rm 命令的过程：

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ls -li
total 0
10272788 -rw-rw-r-- 2 ng ng 0 Apr 20 15:33 f1
10272788 -rw-rw-r-- 2 ng ng 0 Apr 20 15:33 f1-hard
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ rm f1
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ls -li
total 0
10272788 -rw-rw-r-- 1 ng ng 0 Apr 20 15:33 f1-hard
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ rm f1-hard
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ls -li
total 0

当删除文件的时候，系统只是将文件的链接数减 1，直到文件的链接数为 0 时，系统才会将磁盘的文件内容删除。

硬链接有两个重要的限制：
1) 硬链接不能引用自身文件系统之外的文件。即链接不能引用与该链接不在同一磁盘分区的文件。
2) 硬链接不能引用目录（有些 Linux 版本允许超级用户使用 -d 选项创建引用目录的链接）。

符号链接

符号链接是为了克服硬链接的局限性而创建的。符号链接是通过创建一个特殊类型的文件来起作用的，该文件包含了指向引用文件或目录的文本指针。从这点来看，符号链接与 Windows 的快捷方式很相似。符号链接指向的文件与符号链接自身几乎没有区别。例如，将一些内容写进符号链接里，那么这些内容同样也写进了引用文件。而当删除一个符号链接时，删除的只是符号链接而没有删除引用文件。如果先于符号链接之前删除引用文件，那么这个链接依然存在，但是不指向任何文件。此时，这个链接就称为坏链接。ls 命令一般会用不同的颜色来显示坏链接，比如红色。

软链接相比硬链接有个不足的地方是：由于软链接包含引用文件的路径信息，所以如果引用文件移动到其他目录，链接则变成一个坏链接。

ln 命令格式

ln [OPTION]... [-T] TARGET LINK_NAME (1st form)
ln [OPTION]... TARGET (2nd form)
ln [OPTION]... TARGET... DIRECTORY (3rd form)
ln [OPTION]... -t DIRECTORY TARGET... (4th form)

ln 命令参数

--backup[=CONTROL]
　　如果指定的链接名已经存在，为该同名文件创建备份文件

-b
　　类似 --backup 选项，但不接受参数。

-d, -F, --directory
　　允许超级用户创建目录的硬链接（注：由于系统限制很有可能会失败，即使是超级用户）

-f, --force
　　如果指定的链接名已经存在，则覆盖该同名文件

-n, --no-dereference
　　如果指定的链接名是一个引用目录的符号链接，则将其当作是普通文件

-i, --interactive
　　如果指定的链接名已经存在，提示是否覆盖该同名文件

-s, --symbolic
　　创建符号链接而非硬链接

-S, --suffix=SUFFIX
　　使用 SUFFIX 作为备份文件的后缀

-v, --verbose
　　显示链接过程的信息

--help display this help and exit
　　打印帮助信息

--version
　　打印版本信息

ln 实例

a) 创建硬链接

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln testfile testfile-hard

b) 创建符号链接

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -s testfile testfile-sym

c) 强制创建链接，如果指定的链接名已经存在，则覆盖该同名文件

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -f testfile testfile-hard

d) 为被覆盖的文件创建备份

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -bf testfile testfile-hard

e) 为被覆盖的文件创建备份，并以 ".~[num]~" 作为后缀

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -f --backup=numbered testfile testfile-hard

f) 为被覆盖的文件创建备份，并指定备份文件的后缀为 ".bak"

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -bf -S '.bak' testfile testfile-hard

ln 的 -n 选项

使用 man ln 命令，-n 选项的释义是 "treat destination that is a symlink to a directory as if it were a normal file"，如何理解？

假设有 a、b 两个目录，还有一个指向 a 目录的软链接 c：

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ mkdir a b
huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -s a c

现在如果要使软链接 c 改为指向 b 目录而执行下面这条命令：

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -sf b c

这并不能达到预期的效果，而是会在 c 的引用目录（即 a 目录）里创建 b 目录的软链接。这种情况下， -n 选项会将软链接 c 当作一个普通文件而被覆盖：

huey@huey-K42JE:~/huey/linux/cmdline$ ln -sfn b c