关于Linux中的链接

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1 索引节点（index node）

       Linux文件系统中，每个磁盘柱面都存在2个部分，即索引节点inode和实际数据块block。内核为每个文件分配一个称为索引节点的inode（该inode在系统中是唯一的），inode包含了文件的所有者、文件长度、文件所在的设备、指向文件block在磁盘上所在位置的指针等等。

       文件系统就是通过inode定位到每一个文件的，而不是通过文件名。每个文件系统各自对它们的inode进行编号，在访问文件时，inode号被复制到内存中，使得系统快速找到其对应的block，但这个inode号并不存储在inode中，而是存储在目录项中（directory entry）。

       通过“ls -i”命令可以查看文件的inode号。

2 目录项（directory entry）

         目录项就是一个存储文件inode号和文件名的结构。目录项内存储着文件inode号和文件名（这里的文件名指的是完整路径名），但目录项和inode号并不是一一对应的，多个目录项目可以存储同一个inode号（但是文件名不能重复），也就是说多个目录项可以对应于同一个文件。

       常见的文件重命名过程就是对目录项进行操作的过程。当在不更换文件系统情况下为一个文件更名时，该文件的实际内容并未移动，只需构造一个指向现有inode的新目录项，并解除与旧目录项的链接。这是使用目录项的好处之一。

3 硬链接（hard link）

         文件存在多少个具有相同inode号的目录项，就称这个文件有多少个硬链接。硬链接类似于一个文件多个名字，创建硬链接时内核不必为它重新分配新的inode。

“ls -l”命令中的count值就是表示该文件有多少个硬链接。

3.1 创建硬链接

         创建硬链接的命令是ln。

例如：

1、创建一个空文件：toucholdfile，并向其写入数据，此时查看oldfile的hard link为1；

2、创建一个hardlink：ln oldfile newfile表示在当前目录下创建一个oldfile的硬链接，该硬链接的文件名为newfile；

3、此时可以看到oldfile和newfile的hard link都增为2，并且这2个文件保持同步更新，删除其中一个并不影响另一个。

3.2 硬链接的限制

1、硬链接通常要求链接和文件位于同一个文件系统中

例子：

       本机上的Linux运行于虚拟机中，Linux和Win的共享目录为/mnt/hgfs/Share，该目录的文件系统和Linux内部的文件系统不一样，在这种情况下创建硬链接为出现什么问题呢？

       从执行结果可以看出，硬链接不支持链接文件和源文件不在同一个文件系统中。

2、不允许为目录创建硬链接

4 符号链接（symbolic link，也称软链接）

         符号链接也是一种文件，和硬链接不同，该文件在数据区实际内容包含了该符号链接所指向的文件的名字。符号链接是指向一个文件的间接指针。

4.1 创建符号链接

         任何用户都能创建符号链接，并且符号链接的创建并不受文件系统的限制，也就是说符号链接可链接不同文件系统中的文件，类似与Windows下的快捷方式。

         符合链接的创建方式和硬链接类似，只要在ln命令后添加参数-s即可。

例子：

       从例子中可以看出，newfile是一个符号链接（在lrwxrwxrwx前的l已指明），创建符号链接并不会影响到链接计数。而且需要注意的是创建的符号链接和链接的对象是两个不同的文件，所以例子中两个文件的inode号是不一样的。

4.2 符号链接作为函数参数

       当使用以名字引用文件的函数时，应当了解该函数是否处理符号链接。也就是该函数是否能跟随符号链接到达它所链接的文件。若该函数具有处理符号链接的功能，则其路径名参数引用由符号链接指向的文件。否则，路径名参数将引用链接本身，而不是该链接指向的文件。（如lstat函数支持，而stat函数不支持）。

         比如，用open打开文件时，如果传递给open函数的路径名是一个符号链接，那么open跟随此链接达到指定的文件，若此链接所指向的文件不存在，则open出错。

       但同时用O_CREAT和O_EXCL两者调用open函数时，若路径名引用符号链接，open将出错返回，并将erron设置为EEXIST。这种处理方式的意图是堵塞一个安全漏洞，使具有特权的进程不会被诱骗对不适当的文件进行写操作。

4.3符号链接和硬链接的比较

1、硬链接源文件和链接文件共用一个inode号，说明它们是同一个文件，且文件大小一样，而符号链接源文件和链接文件是不同的两个文件，所以系统需要分配额外的空间建立新的inode；

2、符号链接在文件属性上（在stat结构中的st_mode指明）明确指明了symbolic link，而硬链接则没有，因为其本质和源文件完全一样;

3、创建符号链接时，链接计数不会增加；

4、由于硬链接源文件和链接文件一样，所以可以随意移动；而符号链接则不行，如果移动原文件，再访问链接文件，则访问不到；

5、无论是硬链接还是符号链接，都和源文件保持同步更新。

5链接计数

         每个inode中都有一个链接计数，从上面可知，链接计数就是hard link数。这个链接计数对于内核来说很重要，因为只有当某个文件的链接计数为0，内核才能删除该文件，也就是释放该文件占用的磁盘空间。

5.1目录文件链接计数

       任何一个非目录文件，新创建时其链接计数为1，而目录文件则不一样。任何一个叶目录（不包含其他任何目录的目录）的链接计数总是2，即有2个目录项指向该目录。

       如，在dir目录下执行“mkdir subdir”，则subdir目录的链接计数为2，即“在subdir目录中的.”指向subdir， “在dir目录中的subdir”也指向subdir，而dir目录的链接计数为3，即“在dir目录中的.”、“在subdir中的..”和“dir父目录中的dir”。

       换种表达方式就是，对于subdir，有2种表示方式，一种是在dir目录中的subdir，如在dir中执行“cd subdir”表示访问subdir，另一种就是在subdir目录的. ，如在subdir中执行“cd .”表示访问subdir。

       对于dir，一种是在其父目录中的dir，如在dir父目录中执行“cd dir”访问dir，另一种是在dir中的. ，如在dir目录中执行“cd .”访问dir，最后一种则是在子目录中的 .. ，如在其子目录subdir中执行“cd ..”访问dir。

       父目录中的每一个子目录都会使该父目录的链接计数增1。比如上述的dir目录，如果再创建一个子目录，则该dir的链接计数就增为4。

5.2内核删除文件或目录

         内核在决定是否删除某个文件或目录时首先看的就是链接计数，当链接计数为0是，内核再检查是否打开该文件或目录的进程数也为0，当两者都为0时就删除（即释放占用的磁盘空间）。

         知道了内核的这个特性，可以编写诸如“防止进程崩溃时遗留临时文件”这样的程序。