Linux系统硬链接和软链接说明 - 运维笔记

在linux系统中有种文件是链接文件，可以用来解决文件的共享使用。链接的方式可以分为两种，一种是硬链接（Hard Link），另一种是软链接或者也称为符号链接（Symbolic Link）。先来查看下Linux系统中哪些是链接文件：

[root@ss-server lib64]# ls -l
drwxr-xr-x.  4 root root     4096 Nov 29  2018 nss
drwxr-xr-x.  3 root root     4096 Oct 31  2018 openssl
lrwxrwxrwx.  1 root root       19 Nov 29  2018 p11-kit-proxy.so -> libp11-kit.so.0.3.0
lrwxrwxrwx.  1 root root       13 Nov 29  2018 p11-kit-trust.so -> libnssckbi.so
drwxr-xr-x  29 root root     4096 Jan  2  2019 perl5
drwxr-xr-x.  2 root root     4096 Nov 29  2018 pkcs11

第一列权限位标识第一个字符显示的是文件类型，-为一般文件，d为目录，而l显示的就是链接文件，并且是软链接文件(符号链接文件)！

一、硬链接说明
硬链接是指通过索引节点来进行链接。在Linux文件系统中，保存在磁盘分区中的文件不管是什么类型都会给它分配一个编号，这个编号被称为索引节点编号(Inode Index)或者Inode，它是文件或目录在一个文件系统中的唯一标识，文件的实际数据放置在数据区域(data block)，它存储着文件重要参数信息，即元数据 (metadata)，比如创建时间、修改时间、文件大小、属主、归属的用户组、读写权限、数据所在block号等，如下图所示：

在Linux系统中，多个文件名指向同一索引节点(Inode)是正常且允许的，一般这种链接就成为硬链接。硬链接的作用之一是允许一个文件拥有多个有效路径名，这样用户就可以建立硬链接到重要的文件，以防止"误删"源数据 。不过硬链接只能在同一文件系统中的文件之间进行链接，不能对目录进行创建。之所以文件建立了硬链接就会防止数据误删，是因为文件系统的原理是，只要文件的索引节点还有一个以上的链接（仅删除了该文件的指向），只删除其中一个链接并不影响索引节点本身和其他的链接（数据的实体并未删除），只有当最后一个链接被删除后，此时如果有新数据要存储到磁盘上，被删除的文件的数据块及目录的链接才会被释放，空间被新数据暂用覆盖。

二、软链接说明
软链接也叫符号链接，类似于windows系统中的快捷方式，与硬链接不同，软链接就是一个普通文件，只是数据块内容有点特殊，文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向，通过这个方式可以快速定位到软连接所指向的源文件实体。软链接可对文件或目录创建。

软链接作用
1.  便于文件的管理，比如把一个复杂路径下的文件链接到一个简单路径下，方便用户访问。
2.  节省空间解决空间不足问题，某个文件系统空间已经用完了，但是现在必须在该文件系统下创建一个新的目录并存储大量的文件，那么可以把另一个剩余空间较多的文件系统中的目录链接到该文件系统中。

需要注意：删除软链接并不影响被指向的文件，但若被指向的原文件被删除，则相关软连接就变成了死链接。

三、软连接和硬链接的特点

软链接
1. 软链接是存放另一个文件的路径的形式存在。
2. 软链接可以跨文件系统 ，硬链接不可以。
3. 软链接可以对一个不存在的文件名进行链接，硬链接必须要有源文件。
4. 软链接可以对目录进行链接。

硬链接
1.  硬链接，以文件副本的形式存在。但不占用实际空间。
2.  不允许给目录创建硬链接。
3.  硬链接只有在同一个文件系统中才能创建。
4.  删除其中一个硬链接文件并不影响其他有相同 inode 号的文件。

需要明白：不论是硬链接或软链接都不会将原本的档案复制一份，只会占用非常少量的磁碟空间。

四、链接文件创建命令 "ln"

ln命令格式
ln [参数] [源文件或目录] [目标文件或目录]

主要参数
-i     交互模式，文件存在则提示用户是否覆盖。
-s    软链接(符号链接)。
-d    允许超级用户制作目录的硬链接。
-b    删除，覆盖以前建立的链接

软链接，即符号链接创建方法
# ln -s source target

硬链接，即实体链接创建方法
# ln source target

链接操作示例

给文件创建硬链接
[root@ss-server ~]# mkdir /opt/test             #创建测试目录
[root@ss-server ~]# cd /opt/test
[root@ss-server test]# touch file1
[root@ss-server test]# ll
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Dec  9 16:38 file1
[root@ss-server test]# ln file1 file_hard       #在默认不带参数情况下，ln命令创建的是硬链接。
[root@ss-server test]# ll
total 0
-rw-r--r-- 2 root root 0 Dec  9 16:38 file1
-rw-r--r-- 2 root root 0 Dec  9 16:38 file_hard

给文件创建软链接
[root@ss-server test]# ln -s file1 file_soft    #创建软链接用"-s"参数
[root@ss-server test]# ll
total 0
-rw-r--r-- 2 root root 0 Dec  9 16:38 file1
-rw-r--r-- 2 root root 0 Dec  9 16:38 file_hard
lrwxrwxrwx 1 root root 5 Dec  9 16:39 file_soft -> file1   #软链接文件

硬链接是有着相同 inode 号仅文件名不同的文件，用ls命令查看。
[root@ss-server test]# ls -li
total 0
917510 -rw-r--r-- 2 root root 0 Dec  9 16:38 file1
917510 -rw-r--r-- 2 root root 0 Dec  9 16:38 file_hard
917511 lrwxrwxrwx 1 root root 5 Dec  9 16:39 file_soft -> file1

如上：
源文件和硬链接文件inode号相同 （第一列就是inode号），指向同一个索引节点。
软链接是一个链接文件，文件模式那块前面有个l字母，表示是个链接文件。

硬链接不能指向目录
[root@ss-server test]# mkdir litest
[root@ss-server test]# ln litest li_hard
ln: ‘litest’: hard link not allowed for directory

软链接可以执行目录
[root@ss-server test]# ln -s litest li_soft
[root@ss-server test]# ll
total 4
-rw-r--r-- 2 root root    0 Dec  9 16:38 file1
-rw-r--r-- 2 root root    0 Dec  9 16:38 file_hard
lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 16:39 file_soft -> file1
lrwxrwxrwx 1 root root    6 Dec  9 16:48 li_soft -> litest
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 16:47 litest

覆盖以前建立的链接，使用-b参数，相当于变相删除链接文件
[root@ss-server test]# ln test1 test_hard
ln: failed to create hard link ‘test_hard’: File exists
[root@ss-server test]#
[root@ss-server test]# ln -b test1 test_hard
[root@ss-server test]# ln -s -b litest li_soft
[root@ss-server test]# ln -s -b test1 test_soft 

删除文件测试
[root@ss-server test]# echo "this is test" > file1    #向文件中添加数据
[root@ss-server test]# cat file1                      #查看文件内容
this is test
[root@ss-server test]# cat file_hard file_soft        #查看硬链接和软链接文件内容是否一致
this is test
this is test

[root@ss-server test]# rm -f file1  #删除源文件
[root@ss-server test]# ls -li
total 8
917510 -rw-r--r-- 1 root root   13 Dec  9 16:49 file_hard
917511 lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 16:39 file_soft -> file1
917513 lrwxrwxrwx 1 root root    6 Dec  9 16:48 li_soft -> litest
917512 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 16:47 litest

发现硬链接文件存在 内容和源文件内容一样！
原因：虽然删除源文件，但是仍然有硬链接指向源文件inode节点，所以不会被释放删除，这里只是删除file1源文件到inode节点的链接。
[root@ss-server test]# cat file_hard
this is test

发现软链接文件已经不存在了，目录还会显示这个文件，就是软链接文件已经失效。
[root@ss-server test]# cat file_soft
cat: file_soft: No such file or directory

删除软链接（直接rm删除即可）
[root@ss-server test]# rm -f file_soft   #直接删除这个软链接文件就行
[root@ss-server test]# ll -li
total 8
917510 -rw-r--r-- 1 root root   13 Dec  9 16:49 file_hard
917513 lrwxrwxrwx 1 root root    6 Dec  9 16:48 li_soft -> litest
917512 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 16:47 litest

可以使用unlink命令取消链接关系（硬链接和软链接都可以）
[root@ss-server test]# unlink file_hard
[root@ss-server test]# unlink li_soft
[root@ss-server test]# ll -li
total 4
917512 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 16:47 litest

五、cp和mv场景下的链接情况

1）如果对一个软链接文件再次进行硬连接，则硬连接之后的那个文件还是软链接文件！
[root@ss-server test]# touch test1
[root@ss-server test]# ln -s test1 test_soft
[root@ss-server test]# ls -l
total 4
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 16:47 litest
-rw-r--r-- 1 root root    0 Dec  9 17:12 test1
lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 17:13 test_soft -> test1

由于源文件test_soft本身就是一个软链接文件，所以由它硬链接之后的文件test_hard1还是软链接文件！
并且test_hard1文件的源文件指向并不是test_soft，而是最初的实体源文件test1！！
可以看出，test_soft和test_hard1同样为指向test1源文件的软链接文件，inode节点号都一样(如下都是917511)
[root@ss-server test]# ln test_soft test_hard1
[root@ss-server test]# ls -li
total 4
917512 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 16:47 litest
917510 -rw-r--r-- 1 root root    0 Dec  9 17:12 test1
917511 lrwxrwxrwx 2 root root    5 Dec  9 17:13 test_hard1 -> test1
917511 lrwxrwxrwx 2 root root    5 Dec  9 17:13 test_soft -> test1

2）当源文件cp拷贝到另一个文件时，链接文件跟源文件内容保持一致，并不会跟源文件的备份文件不会保持一致！！
[root@ss-server test]# rm -f test_hard1
[root@ss-server test]# ll
total 4
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 17:30 litest
-rw-r--r-- 1 root root    0 Dec  9 17:12 test1
lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 17:27 test_soft -> test1
[root@ss-server test]# ln test1 test_hard
[root@ss-server test]# ls -l
total 4
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 17:30 litest
-rw-r--r-- 2 root root    0 Dec  9 17:12 test1                 #源文件
-rw-r--r-- 2 root root    0 Dec  9 17:12 test_hard             #硬连接文件
lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 17:27 test_soft -> test1    #软链接文件

[root@ss-server test]# echo "hello world,haha" > test1
[root@ss-server test]# cp test1 test_bak
[root@ss-server test]# ll -li
total 16
917512 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 17:30 litest
917510 -rw-r--r-- 2 root root   29 Dec  9 17:39 test1
917511 -rw-r--r-- 1 root root   17 Dec  9 17:37 test_bak
917510 -rw-r--r-- 2 root root   29 Dec  9 17:39 test_hard
917516 lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 17:27 test_soft -> test1

[root@ss-server test]# cat test1 test_bak
hello world,haha
hello world,haha
[root@ss-server test]# cat test_soft test_hard
hello world,haha
hello world,haha
[root@ss-server test]# echo "heihei,nice" >> test1
[root@ss-server test]# cat test_soft test_hard
hello world,haha
heihei,nice
hello world,haha
heihei,nice
[root@ss-server test]# cat test1
hello world,haha
heihei,nice
[root@ss-server test]# cat test_bak
hello world,haha

3）当源文件mv更名为另一个文件时，则链接文件跟源文件mv之后的文件内容保持一致！
[root@ss-server test]# mv test1 test_mv
[root@ss-server test]# echo "123456" >> test_mv

[root@ss-server test]# ls -li
total 16
917512 drwxr-xr-x 2 root root 4096 Dec  9 17:30 litest
917511 -rw-r--r-- 1 root root   17 Dec  9 17:37 test_bak
917510 -rw-r--r-- 2 root root   36 Dec  9 17:51 test_hard
917510 -rw-r--r-- 2 root root   36 Dec  9 17:51 test_mv
917516 lrwxrwxrwx 1 root root    5 Dec  9 17:27 test_soft -> test1

[root@ss-server test]# cat test_hard          #硬连接文件跟源文件mv更名后的文件保持一致（inode号和内容都保持一致）
hello world,haha
heihei,nice
123456

[root@ss-server test]# cat test_soft          #由于源文件更名，之前做的软链接文件成为了死链文件！
cat: test_soft: No such file or directory

软链接只认文件名，硬链接不仅认文件名，还认文件inode节点号。所以源文件mv更名后（文件mv前后，inode节点号不变），硬链接文件也跟着文件inode节点号过去了。

#############  需要注意  ################
硬链接限制 ["Invalid cross-device link错误"]：
1）不能跨文件系统。
2）只能在同一个分区建立数据关联。
3）不能连接目录。

软链接可以跨文件系统，可以在不同分区创建软链接文件！！！