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2009-05-24 13:25:16

unix文件系统中的软链接、硬链接 文件复制、的区别
2008-11-29 16:42

总结如下:

硬链接:在磁盘上有一份内容一样的文件产生,但不改变文件的Inode,也就是与原文件共用Inode,

软链接:不在磁盘上有一份内容一样的文件产生(),但产生新的Inode,

文件复制:产生新的文件内容,并且使用新的Inode.



链接是一种在共享文件和访问它的用户的若干目录项之间建立联系的一种方法。Linux中包括两种链接:硬链接(Hard Link)和软链接(Soft Link),软链接又称为符号链接(Symbolic link)。

一、硬链接

硬链接说白了是一个指针,指向文件索引节点,系统并不为它重新分配inode。可以用:ln命令来建立硬链接。语法:

ln [options] existingfile newfile
ln[options] existingfile-list directory

用 法: 第一种:为”existingfile”创建硬链接,文件名为”newfile”。第二种:在”directory”目录中,为 ”existingfile-list”中包含的所有文件创建一个同名的硬链接。常用可选[options] –f 无论”newfile”存在与否,都创建链接。-n 如果”newfile”已存在,就不创建链接。

下面举一些例子:

$ ls –il
13058 -rwx - - - - - - 1 longcheng longcheng 48 8月 5 16:38 file1
13059 -rwx - - - - - - 1 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2
$ ln file2 file2hard
$ ls –il
13058 -rwx - - - - - - 1 longcheng longcheng 48 8月 5 16:38 file1
13059 -rwx - - - - - - 2 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2
13059 -rwx - - - - - - 2 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2hard

注 意在创建链接前,file1 显示的链接数目为1,创建链接后(1)file1和file1hard的链接数目都变为2;(2) file1和file1hard在inode号是一样的(3) file1和file1hard显示的文件大小也是一样。可见进行了ln命令的操作结果:file1和file1hard是同一个文件的两个名字,它们具 有同样的索引节点号和文件属性,建立文件file1的硬链接,就是为file1的文件索引节点在当前目录上建立一个新指针。如下图,你可以删除其中任何一 个,如rm file2 ,每次只会删除一个指针,

链接数同时减一,只有将所有指向文件内容的指针,也即链接数减为0时,内核才会把文件内容从磁盘上删除。当前目录逻辑结构:(不好意思图没有显示出来)。

还可以在不同目录,但同一文件系统中建立文件的硬链接。设file1、file2在目录/home/longcheng/dir1中,下面的命令,在/home/longcheng中建立file2的硬链接。

ln file2 /home/longcheng/file2hard

下面的程序,是将dir1目录中所有文件,在目录dir2中建立硬链接

$mkdir dir2
$ln /home/longcheng/dir1/* /home/longcheng/dir2

如果使用了 ln –f existingfile newfile,如果newfile已经存在,则无论原来newfile是什么文件,只用当前用户对它有写权限,newfile就成为exisitngfile的硬链接文件。

尽 管硬链接节省空间,也是Linux系统整合文件系统的传统方式,但是存在一下不足之处:(1)不可以在不同文件系统的文件间建立链接(2)只有超级用户才 可以为目录创建硬链接。虽然很多树上说root用户可以创建,但是笔者在学习过程中发现即使是root用户也不能创建,我的系统是Redhat,内核 2.4、2.6都试过,在其他系统中不知道是不是可以。

二、软链接(符号链接)

软链接克服了硬链接的不足,没有任何文件系统的限制,任何用户可以创建指向目录的符号链接。因而现在更为广泛使用,它具有更大的灵活性,甚至可以跨越不同机器、不同网络对文件进行链接。

建立软链接,只要在ln后面加上选项 –s,下面举个例子

$ ls -il
13058 -rwx - - - - - - 1 longcheng longcheng 48 8月 5 16:38 file1
13059 -rwx - - - - - - 2 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2
13059 -rwx - - - - - - 2 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2hard
$ln –s file1 file1soft
$ls -il
13058 -rwx - - - - - - 1 longcheng longcheng 48 8月 5 16:38 file1
13059 -rwx - - - - - - 2 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2
13059 -rwx - - - - - - 2 longcheng longcheng 57 8月 5 16:40 file2hard
13061 lrwxrwxrwx 1 longcheng longcheng 5 8月 5 16:58 file1soft->file1

从 上面链接后的结果可以看出来软链接与硬链接,区别不仅仅是在概念上,在实现上也是不同的。区别:硬链接原文件&链接文件公用一个inode号,说明他们是 同一个文件,而软链接原文件&链接文件拥有不同的inode号,表明他们是两个不同的文件;在文件属性上软链接明确写出了是链接文件,而硬链接没有写出 来,因为在本质上硬链接文件和原文件是完全平等关系;链接数目是不一样的,软链接的链接数目不会增加;文件大小是不一样的,硬链接文件显示的大小是跟原文 件是一样的,这用强调,因为是等同的嘛,而这里软链接显示的大小与原文件就不同了,file1大小是48B,而file1soft是5B,这里面的5实际 上就是“file1”的大小。

总之,建立软链接就是建立了一个新文件。当访问链接文件时,系统就会发现他是个链接文件,它读取链接文件找到真正要访问的文件。

在不同系统之间建立软链接、对目录建立链接,这里就不举例了,读者可以自己去尝试,我也是在不断实践中学习的。

当 然软链接也有硬链接没有的缺点,因为链接文件包含有原文件的路径信息,所以当原文件从一个目录下移到其他目录中,再访问链接文件,系统就找不到了,而硬链 接就没有这个缺陷,你想怎么移就怎么移;还有它要系统分配额外的空间用于建立新的索引节点和保存原文件的路径。补充一下:可以通过symlink来查看链 接文件,可以用 man symlink来学习。

索引节点、硬连接和连接计数

索引节点inode:

引用:Linux为每个文件分配一个称为索引节点的号码inode,可以将inode简单理解成一个指针,它永远指向本文件的具体存储位置。系统是通过索引节点(而不是文件名)来定位每一个文件。


例如:

假设我们在硬盘当前目录下建立了一个名为mytext文本文件,其内容只有一行:

This is my file.


1、当然这行文字一定是存储在磁盘数据区某个具体位置里(物理上要通过磁头号、柱面号和扇区号来描述,在本例中假设分别是1、20、30)。 



2、假设其inode是262457,那么系统通过一段标准程序,就能将这个inode转换成存放此文件的具体物理地址(1磁头、20柱面、30扇区),最终读出文件的内容:“This is my file.”



3、所以inode是指向一个文件数据区的指针号码,一个inode对应着系统中唯一的一片物理数据区,而位于两个不同物理数据区的文件必定分别对应着两个不同的inode号码。


文件拷贝命令与硬链接的区别:

# cp /home/zyd/mytext newfile


在当前工作目录建立了一个新文件newfile,其实际操作主要包括如下三步:

引用:1、在当前目录中增加一个目录项,其文件名域填入newfile,并分配了一个新的inode,假设是262456。
2、将原文件(在1磁头、20柱面、30扇区)的内容复制了一份到新的空闲物理块(假设是1磁头、20柱面、31扇区)。
3、填写一些其他关键信息,使系统通过这些信息及inode号码可以完成物理地址的转换。



所以文件复制要分配新的inode和新的数据区,虽然两个文件的内容是一样的。


硬连接hardlink:

引用:我们实际使用文件时一般是通过文件名来引用的。通过上面的讨论,我们知道:

1个inode号码肯定和一片完全属于一个文件的数据区一一对应。那么一个文件系统中两个或更多个不同的文件名能否对应同一个文件呢?答案是肯定的。

我们知道inode号码是记录在文件名对应的目录项中的,我们可以使两个或多个文件的目录项具有相同的inode值,实际上就使它们对应着同一个文件。

有几个目录项具有相同的inode号,我们就说这个文件有几个硬连接(hardlink),

对于普通文件,ls -l命令的连接计数count域的数值就是本文件拥有的硬连接数。硬连接可以通过ln命令建立,



例如:

# ln /home/zyd/mytext hardlink_mytext


就建立了一个新的文件hardlink_mytext,这个文件的inode同样是262457。建立硬连接实际上只是增加了一个目录项,但并复制文件数据区,原文件的数据区由两个文件共享。这一方面能够节约大量磁盘空间,同时可以保证两个文件能同步更新。

'ls -il'可以显示文件的inode(在下面最左边): 



262456 -rw-rw-r-- 1 zyd zyd 17 Nov 3 14:52 newfile

262457 -rw-rw-r-- 2 zyd zyd 17 Nov 3 14:50 hardlink_mytext

262457 -rw-rw-r-- 2 zyd zyd 17 Nov 3 14:50 mytext



连接计数count:

前面我们介绍了,文件的连接计数域表明本系统中共有几个文件目录项的inode和本文件相同,也就是本文件共有几个硬连接。如上面的例子中hardlink_mytext和mytext文件的count值都是2。

那么对于目录,其count域的含义是什么呢?目录的count同样表示共有多少个目录项指向此目录,不过要详细说明必须进一步解释VFS文件系 统的结构,为简单起见,只要这样理解就行了:(count-2)等于本目录包含的直接子目录数(就是只包括儿子,不包括孙子啦!)。

例如:如果一个目录/abc的count域为5,那么/abc目录一定包含3个子目录。



引用:进一步说明:

硬连接文件实际上并不是一种新的文件类型,两个文件互为对方的硬连接。它们应该都是普通文件(谁能告诉我:其它类型的文件可以硬连接吗?)。两个 文件除了名称或/和文件目录不同外,其它部分完全相同,更改了一个文件,另一个的文件长度、内容、更改时间等都将相应发生变化,更改了一个文件的权限位 mode,另一个也会发生同样的变化。



引用:注意连接计数字段count,互为硬连接的两个文件的count值都是2,表明有两个inode指向同一文件的inode。

当我们删除其中一个文件时,系统首先将(count-1)->;count,如果结果是零,就将其目录项和数据区都删除,否则只将本目录项 删除,数据区仍然保留,仍然可以通过另外的文件名访问。根据这个特性,可以通过为重要的文件建立硬连接的方法来防止其被误删除。



一个文件系统允许的inode节点数是有限的,如果文件数量太多,即使每个文件都是0字节的空文件,系统最终也会因为节点空间耗尽而不能再创建文件。所以当发现不能建立文件时首先要考虑硬盘数据区是否还有空间(可通过du命令),其次还得检查节点空间。

引用:互为硬连接的多个文件必须位于同一个文件系统上。根设备及任何一个需要mount才能挂接进来的分区、软盘、NFS、光驱等都是一个 独立的文件系统,每个文件系统有一个相应的设备号,不同文件系统中具有相同inode节 点的文件间没有任何联系。系统则通过设备号和inode号的组合 唯一确定一个文件。


Linux之所以能支持多种文件系统,其实是由于Linux提供了一个虚拟文件系统VFS,VFS作为实际文件系统的上层软件,掩盖了实际文件系统底层的具体结构差异,为系统访问位于不同文件系统的文件提供了一个统一的接 口。

实际上许多文件系统并不具备inode结构,其目录结构也和以上的讨论不同,但通过VFS,系统均为其提供了虚拟一致的inode和目录项结构。

所以,'ls -il'命令实际显示的inode应该是VFS inode,也就是说,inode是存在于内存中的数据结构,而不一定是实际的硬盘结构。

但为Linux量身定做的ext2文件系统具备实际的inode和连接型目录项结构,所以,对于ext2文件系统,可以认为我们上面讨论的关于硬连接的概念是完全正确的。
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