Linux中的软硬链接文件详解

概述

在Linux文件系统中，软连接（Symbolic Link）和硬连接（Hard Link）是两种重要的文件链接方式。它们都可以创建指向相同文件内容的多个“链接”，但在实现方式和特性上有所不同。

1. 硬连接（Hard Link）

• 概念：硬连接是同一个文件在文件系统中的多个目录项，本质上是给同一个inode分配多个文件名。所有硬连接都指向同一个inode，即同一份数据。
• 特点：
  • 硬连接与目标文件共享同一个inode，因此只在同一文件系统内有效。
  • 删除目标文件或硬链接文件不会影响其他硬链接，只有当所有硬连接被删除后，文件数据才会真正被删除。
  • 硬连接只能指向文件，不能指向目录。
• 创建命令：使用ln [目标文件] [链接文件]来创建硬连接。例如：

  ln /home/user/file.txt /home/user/hard_link_to_file 

2. 软连接（Symbolic Link）

• 概念：软连接是一种指向文件或目录的引用，类似于Windows中的快捷方式。软连接文件包含目标文件的路径，当访问软连接时，系统会自动跳转到目标文件。
• 特点：
  • 软连接是一个独立的文件，具有自己的inode（索引节点）。
  • 软连接可以跨文件系统创建，即可以链接到不同分区上的文件。
  • 软连接可以指向文件或目录。
  • 如果目标文件被删除，软连接会失效，变成“断链”（Broken Link）。
• 创建命令：使用ln -s [目标文件或目录] [链接文件]来创建软连接。例如：

  ln -s /home/user/file.txt /home/user/link_to_file 

总结

软连接适合用于快捷访问不同位置的文件或目录，硬连接则更适合需要在同一文件系统中保留文件副本的场景。

原理

inode源码

以下结构体对应文件的inode的源码，其中不相关的部分已省略

struct ext2_inode {
    ...
	__le32	i_block[EXT2_N_BLOCKS];/* Pointers to blocks */
    ...
};

__le32 i_block[EXT2_N_BLOCKS]: 文件数据块的指针数组，EXT2_N_BLOCKS 通常定义为 15。前 12 个是直接指向数据块的指针，后面 3 个分别是单重、双重、三重间接指针，用于存储文件内容的物理地址。

硬连接

硬连接文件和源文件使用同一个inode，只是这个inode有两个不一样的文件名称， 对应的结构体中的i_block中存放的是数据块的具体地址。

软连接

软连接是一个全新的文件，为不同的inode，通常情况下，i_block 是用来存储文件数据块地址的。但在 EXT2 文件系统 中，有一个例外：对于小于 60 字节的软链接文件，i_block 会直接存储软链接目标路径，而不是数据块地址。这种设计是为了提高效率，因为短路径的软链接可以直接在 inode 中存储路径信息，从而避免为软链接额外分配数据块。

具体来说：

• 普通文件和较大的软链接文件：i_block 中保存的是数据块的地址。
• 小的软链接文件（通常指目标路径少于 60 字节）：i_block 中直接保存路径字符串，而不是数据块地址。

这是 EXT2 文件系统的一种优化策略，使得对短路径的软链接访问更快，也减少了磁盘空间的使用。

示例

[root@ct7_node01 tmp]# ll /disk/ -i
total 17
12 -rw-r--r--. 2 root root     3 Nov  4 15:57 hlf
13 lrwxrwxrwx. 1 root root     4 Nov  4 15:57 slf -> srcf
12 -rw-r--r--. 2 root root     3 Nov  4 15:57 srcf
[root@ct7_node01 tmp]#

# 软连接的data blocks中存放的为原文件的路径即当前目录下的srcf
[root@ct7_node01 ~]# hexdump -s 128512 -n 128  /root/disk.img -C
0001f600  ff a1 00 00 04 00 00 00  6d 7e 28 67 66 7e 28 67  |........m~(gf~(g|
0001f610  66 7e 28 67 00 00 00 00  00 00 01 00 02 00 00 00  |f~(g............|
0001f620  00 00 00 00 01 00 00 00  73 72 63 66 00 00 00 00  |........srcf....|
0001f630  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
0001f660  00 00 00 00 e0 90 fe e3  7a 01 00 00 00 00 00 00  |........z.......|
0001f670  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
0001f680
[root@ct7_node01 ~]#