档案系统的简单操作--实体连结与符号连结

实体连结与符号连结： ln

关于连结(link)资料我们第六章的Linux档案属性及Linux档案种类与副档名当中提过一些资讯， 不过当时由于尚未讲到档案系统，因此无法较完整的介绍连结档啦。不过在上一小节谈完了档案系统后， 我们可以来瞭解一下连结档这玩意儿了。

在 Linux 底下的连结档有两种，一种是类似 Windows 的捷径功能的档案，可以让你快速的连结到目标档案(或目录)； 另一种则是透过档案系统的 inode 连结来产生新档名，而不是产生新档案！这种称为实体连结 (hard link)。 这两种玩意儿是完全不一样的东西呢！现在就分别来谈谈。

    * Hard Link (实体连结, 硬式连结或实际连结)

在前一小节当中，我们知道几件重要的资讯，包括：

    * 每个档案都会占用一个 inode ，档案内容由 inode 的记录来指向；
    * 想要读取该档案，必须要经过目录记录的档名来指向到正确的 inode 号码才能读取。

也就是说，其实档名只与目录有关，但是档案内容则与 inode 有关。那么想一想， 有没有可能有多个档名对应到同一个 inode 号码呢？有的！那就是 hard link 的由来。

所以简单的说：hard link 只是在某个目录下新增一笔档名连结到某 inode 号码的关连记录而已。

举个例子来说，假设我系统有个 /root/crontab 他是 /etc/crontab 的实体连结，也就是说这两个档名连结到同一个 inode ， 自然这两个档名的所有相关资讯都会一模一样(除了档名之外)。实际的情况可以如下所示：

[root@www ~]# ln /etc/crontab .   <==建立实体连结的指令
[root@www ~]# ll -i /etc/crontab /root/crontab
1912701 -rw-r--r-- 2 root root 255 Jan  6  2007 /etc/crontab
1912701 -rw-r--r-- 2 root root 255 Jan  6  2007 /root/crontab

你可以发现两个档名都连结到 1912701 这个 inode 号码，所以您瞧瞧，是否档案的权限/属性完全一样呢？ 因为这两个‘档名’其实是一模一样的‘档案’啦！而且你也会发现第二个栏位由原本的 1 变成 2 了！ 那个栏位称为‘连结’，这个栏位的意义为：‘有多少个档名连结到这个 inode 号码’的意思。 如果将读取到正确资料的方式画成示意图，就类似如下画面：

图 2.2.1、实体连结的档案读取示意图

上图的意思是，你可以透过 1 或 2 的目录之 inode 指定的 block 找到两个不同的档名，而不管使用哪个档名均可以指到 real 那个 inode 去读取到最终资料！那这样有什么好处呢？最大的好处就是‘安全’！如同上图中， 如果你将任何一个‘档名’删除，其实 inode 与 block 都还是存在的！ 此时你可以透过另一个‘档名’来读取到正确的档案资料喔！此外，不论你使用哪个‘档名’来编辑， 最终的结果都会写入到相同的 inode 与 block 中，因此均能进行资料的修改哩！

一般来说，使用 hard link 设定连结档时，磁碟的空间与 inode 的数目都不会改变！ 我们还是由图 2.2.1 来看，由图中可以知道， hard link 只是在某个目录下的 block 多写入一个关连资料而已，既不会增加 inode 也不会耗用 block 数量哩！

Tips:

hard link 的制作中，其实还是可能会改变系统的 block 的，那就是当你新增这笔资料却刚好将目录的 block 填满时，就可能会新加一个 block 来记录档名关连性，而导致磁碟空间的变化！不过，一般 hard link 所用掉的关连资料量很小，所以通常不会改变 inode 与磁碟空间的大小喔！    

由图 2.2.1 其实我们也能够知道，事实上 hard link 应该仅能在单一档案系统中进行的，应该是不能够跨档案系统才对！ 因为图 2.2.1 就是在同一个 filesystem 上嘛！所以 hard link 是有限制的：

* 不能跨 Filesystem；
* 不能 link 目录。

不能跨 Filesystem 还好理解，那不能 hard link 到目录又是怎么回事呢？这是因为如果使用 hard link 连结到目录时， 连结的资料需要连同被连结目录底下的所有资料都建立连结，举例来说，如果你要将 /etc 使用实体连结建立一个 /etc_hd 的目录时，那么在 /etc_hd 底下的所有档名同时都与 /etc 底下的档名要建立 hard link 的，而不是仅连结到 /etc_hd 与 /etc 而已。 并且，未来如果需要在 /etc_hd 底下建立新档案时，连带的， /etc 底下的资料又得要建立一次 hard link ，因此造成环境相当大的复杂度。 所以啰，目前 hard link 对于目录暂时还是不支援的啊！

* Symbolic Link (符号连结，亦即是捷径)

相对于 hard link ， Symbolic link 可就好理解多了，基本上， Symbolic link 就是在建立一个独立的档案，而这个档案会让资料的读取指向他 link 的那个档案内容！由于只是利用档案来做为指向的动作， 所以，当来源档被删除之后，symbolic link 的档案会‘开不了’， 会一直说‘无法开启某档案！’。

举例来说，我们先建立一个符号连结档连结到 /etc/crontab 去看看：

[root@www ~]# ln -s /etc/crontab crontab2
[root@www ~]# ll -i /etc/crontab /root/crontab2
1912701 -rw-r--r-- 2 root root 255 Jan  6  2007 /etc/crontab
 654687 lrwxrwxrwx 1 root root  12 Oct 22 13:58 /root/crontab2 -> /etc/crontab

由上表的结果我们可以知道两个档案指向不同的 inode 号码，当然就是两个独立的档案存在！ 而且连结档的重要内容就是他会写上目标档案的‘档名’， 你可以发现为什么上表中连结档的大小为 12 bytes 呢？ 因为箭头(-->)右边的档名‘/etc/crontab’总共有 12 个英文，每个英文占用 1 个 byes ，所以档案大小就是 12bytes了！

关于上述的说明，我们以如下图示来解释：

图 2.2.2、符号连结的档案读取示意图

由 1 号 inode 读取到连结档的内容仅有档名，根据档名连结到正确的目录去取得目标档案的 inode ， 最终就能够读取到正确的资料了。你可以发现的是，如果目标档案(/etc/crontab)被删除了，那么整个环节就会无法继续进行下去， 所以就会发生无法透过连结档读取的问题了！

这里还是得特别留意，这个 Symbolic Link 与 Windows 的捷径可以给他划上等号，由 Symbolic link 所建立的档案为一个独立的新的档案，所以会占用掉 inode 与 block 喔！

由上面的说明来看，似乎 hard link 比较安全，因为即使某一个目录下的关连资料被杀掉了， 也没有关系，只要有任何一个目录下存在著关连资料，那么该档案就不会不见！举上面的例子来说，我的 /etc/crontab 与 /root/crontab 指向同一个档案，如果我删除了 /etc/crontab 这个档案，该删除的动作其实只是将 /etc 目录下关于 crontab 的关连资料拿掉而已， crontab 所在的 inode 与 block 其实都没有被变动喔！

不过由于 Hard Link 的限制太多了，包括无法做‘目录’的 link ， 所以在用途上面是比较受限的！反而是 Symbolic Link 的使用方面较广喔！好了， 说的天花乱坠，看你也差不多快要昏倒了！没关系，实作一下就知道怎么回事了！要制作连结档就必须要使用 ln 这个指令呢！

[root@www ~]# ln [-sf] 来源档 目标档
选项与参数：
-s  ：如果不加任何参数就进行连结，那就是hard link，至于 -s 就是symbolic link
-f  ：如果 目标档 存在时，就主动的将目标档直接移除后再建立！

范例一：将 /etc/passwd 复制到 /tmp 底下，并且观察 inode 与 block
[root@www ~]# cd /tmp
[root@www tmp]# cp -a /etc/passwd .
[root@www tmp]# du -sb ; df -i .
18340   .  <==先注意一下这里的容量是多少！
Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/hdc2            2560864  149738 2411126    6% /
# 利用 du 与 df 来检查一下目前的参数～那个 du -sb
# 是计算整个 /tmp 底下有多少 bytes 的容量啦！

范例二：将 /tmp/passwd 制作 hard link 成为 passwd-hd 档案，并观察档案与容量
[root@www tmp]# ln passwd passwd-hd
[root@www tmp]# du -sb ; df -i .
18340   .
Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/hdc2            2560864  149738 2411126    6% /
# 仔细看，即使多了一个档案在 /tmp 底下，整个 inode 与 block 的容量并没有改变！

[root@www tmp]# ls -il passwd*
586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd
586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd-hd
# 原来是指向同一个 inode 啊！这是个重点啊！另外，那个第二栏的连结数也会增加！

范例三：将 /tmp/passwd 建立一个符号连结
[root@www tmp]# ln -s passwd passwd-so
[root@www tmp]# ls -li passwd*
586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd
586361 -rw-r--r-- 2 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd-hd
586401 lrwxrwxrwx 1 root root    6 Oct 22 14:18 passwd-so -> passwd
# passwd-so 指向的 inode number 不同了！这是一个新的档案～这个档案的内容是指向
# passwd 的。passwd-so 的大小是 6bytes ，因为 passwd 共有六个字元之故

[root@www tmp]# du -sb ; df -i .
18346   .
Filesystem            Inodes   IUsed   IFree IUse% Mounted on
/dev/hdc2            2560864  149739 2411125    6% /
# 呼呼！整个容量与 inode 使用数都改变啰～确实如此啊！

范例四：删除原始档案 passwd ，其他两个档案是否能够开启？
[root@www tmp]# rm passwd
[root@www tmp]# cat passwd-hd
......正常显示完毕！
[root@www tmp]# cat passwd-so
cat: passwd-so: No such file or directory
[root@www tmp]# ll passwd*
-rw-r--r-- 1 root root 1945 Sep 29 02:21 passwd-hd
lrwxrwxrwx 1 root root    6 Oct 22 14:18 passwd-so -> passwd
# 怕了吧！符号连结果然无法开启！另外，如果符号连结的目标档案不存在，
# 其实档名的部分就会有特殊的颜色显示喔！

Tips:
还记得第六章当中，我们提到的 /tmp 这个目录是干嘛用的吗？是给大家作为暂存档用的啊！ 所以，您会发现，过去我们在进行测试时，都会将资料移动到 /tmp 底下去练习～ 嘿嘿！因此，有事没事，记得将 /tmp 底下的一些怪异的资料清一清先！    

要注意啰！使用 ln 如果不加任何参数的话，那么就是 Hard Link 啰！如同例题二的情况，增加了 hard link 之后，可以发现使用 ls -l 时，显示的 link 那一栏属性增加了！而如果这个时候砍掉 passwd 会发生什么事情呢？passwd-hd 的内容还是会跟原来 passwd 相同，但是 passwd-so 就会找不到该档案啦！

而如果 ln 使用 -s 的参数时，就做成差不多是 Windows 底下的‘捷径’的意思。当你修改 Linux 下的 symbolic link 档案时，则更动的其实是‘原始档’， 所以不论你的这个原始档被连结到哪里去，只要你修改了连结档，原始档就跟著变啰！ 以上面为例，由于你使用 -s 的参数建立一个名为 passwd-so 的档案，则你修改 passwd-so 时，其内容与 passwd 完全相同，并且，当你按下储存之后，被改变的将是 passwd 这个档案！

此外，如果你做了底下这样的连结：

    ln -s /bin /root/bin

那么如果你进入 /root/bin 这个目录下，‘请注意呦！该目录其实是 /bin 这个目录，因为你做了连结档了！’所以，如果你进入 /root/bin 这个刚刚建立的连结目录， 并且将其中的资料杀掉时，嗯！ /bin 里面的资料就通通不见了！这点请千万注意！所以赶紧利用‘rm /root/bin ’ 将这个连结档删除吧！

基本上， Symbolic link 的用途比较广，所以您要特别留意 symbolic link 的用法呢！未来一定还会常常用到的啦！

* 关于目录的 link 数量：

或许您已经发现了，那就是，当我们以 hard link 进行‘档案的连结’时，可以发现，在 ls -l 所显示的第二栏位会增加一才对，那么请教，如果建立目录时，他预设的 link 数量会是多少？ 让我们来想一想，一个‘空目录’里面至少会存在些什么？呵呵！就是存在 . 与 .. 这两个目录啊！ 那么，当我们建立一个新目录名称为 /tmp/testing 时，基本上会有三个东西，那就是：

    * /tmp/testing
    * /tmp/testing/.
    * /tmp/testing/..

而其中 /tmp/testing 与 /tmp/testing/. 其实是一样的！都代表该目录啊～而 /tmp/testing/.. 则代表 /tmp 这个目录，所以说，当我们建立一个新的目录时， ‘新的目录的 link 数为 2 ，而上层目录的 link 数则会增加 1 ’ 不信的话，我们来作个测试看看：

[root@www ~]# ls -ld /tmp
drwxrwxrwt 5 root root 4096 Oct 22 14:22 /tmp
[root@www ~]# mkdir /tmp/testing1
[root@www ~]# ls -ld /tmp
drwxrwxrwt 6 root root 4096 Oct 22 14:37 /tmp
[root@www ~]# ls -ld /tmp/testing1
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct 22 14:37 /tmp/testing1

瞧！原本的所谓上层目录 /tmp 的 link 数量由 5 增加为 6 ，至于新目录 /tmp/testing 则为 2 ，这样可以理解目录的 link 数量的意义了吗？ ^_^