前言

本文介绍了ln命令的用法和特点，包括硬链接和符号(软)连接的区别，以及inode概念及其在文件系统中的作用。通过示例演示了如何创建硬链接和软链接，并说明了它们在不同场景下的应用。

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一、ln命令介绍

1. 简介

ln命令是用于创建链接（link）的工具。它可以创建硬链接和符号链接（软链接），这两种类型的链接都可以将一个文件或目录与另一个位置关联起来。

2. 硬链接

• 硬链接是指多个文件名指向同一个物理存储位置的文件副本。换句话说，它们共享相同的inode和数据块。
• 硬链对应用程序来说是透明的，它们看起来像独立文件。无论通过哪个硬连接修改了内容，在其他所有相关联的硬连接上都会反映出该更改。
• 删除原始文件并不会影响已经存在的硬链。只有当所有关联到该inode上面没有任何引用时才真正删除。

2.1 inode介绍

inode（Index Node）是文件系统中的一个概念，用于存储关于文件或目录的元数据信息。每个文件和目录在文件系统中都有一个唯一的inode。

以下是关于inode的一些重要概念和特点：

1. 唯一标识：每个inode都有一个唯一标识符（通常是整数），用来区分不同的inodes。

2. 元数据信息：每个inode包含了与其相关联的文件或目录的元数据，如：

   • 文件类型（普通文件、目录、符号链接等）
   • 权限模式和所有者
   • 文件大小
   • 创建时间、修改时间和访问时间等时间戳
   • 数据块指针/索引

3. 存储位置：操作系统维护着一个称为"索引节点表"（Inode Table） 的结构，其中保存了所有存在于该文件系统上面创建好后使用过程当中所产生出来之 inode 。
   当我们创建新文档时, 操作系会从空闲列表上面找到第1 项并且将它们分配给新建立起来之文档。然后为这些 inodes 分配独特编号，并将它们添加到索引节点表以进行跟踪.

4. 硬链接关系: 如果多个硬连接指向相同 inode，则它们共享相同内容，并且对任何硬连接所做更改也会反映在其他硬连接上。

5. 文件系统性能：inode的使用对文件系统的性能和效率有一定影响。较大的inode表可以存储更多文件和目录，但可能导致内存占用增加。因此，在设计文件系统时需要平衡存储空间和性能需求。

6. 删除与回收：当删除一个文件或目录时，操作系统将释放与该inode相关联的磁盘空间，并将该inode标记为可重用状态以供后续创建新文件使用。

   • 硬链接: 只有当所有关联到该 inode 上面没有任何引用才真正删除.
   • 软连接: 如果源路径被删除，则符号(软)链仍然存在，但访问它会失败.

3. 软连接（符号链接）

• 软连接是一种特殊类型的文件，其中包含源路径或目标路径信息。它类似于Windows中快捷方式或Mac OS中别名。

• 符号(软)链接实际上只是一个文本字符串，其中包含指向目标位置（源路径）所需信息，并且与其关联名称具有不同inode值。

  • 源路径可以是绝对路径或相对于生成符号(软)连结处而言之
  • 目标必须为绝对路劲

  当访问一个符号(soft link)时, 文件系统首先检查是否正在请求打开/读取/执行等操作, 如果是, 则会自动解引用符号链接，然后使用目标路径。

• 删除源路径或目标文件不会影响符号(软)链本身。但如果删除了源文件或目录，则访问该符号链接将失败。

选择硬链接还是软连接的考虑因素：

• 硬链接只能指向同一文件系统中的现有文件，并且不能跨越分区或设备。而软连接没有这个限制。
• 软连接可以指向目录，而硬链接只能指向一个具体的文件。
• 如果需要在不同位置共享相同内容的多个副本，并且希望对所有副本进行更改时都反映出来，则应使用硬链。
  • 例如，在多个用户之间共享可执行程序时，可以使用硬链确保任何人对程序所做的更改都会反映到其他人看到（前提是他们有适当权限）。

4. 语法

# 创建一个到目标的链接，名称为链接名
ln [选项]... [-T] 目标 链接名
# 在当前目录中创建一个到目标的链接
ln [选项]... 目标
# 在目录中创建指向每个目标的链接
ln [选项]... 目标... 目录
ln [选项]... -t 目录 目标...

默认情况下，使用–symbolic创建硬链接。
默认情况下，每个目的地(新链接的名称)不应该已经存在。
创建硬链接时，每个目标必须存在。符号链接可以保存任意文本；如果稍后解析，相对链接将根据其父目录进行解释。

5. 选项和参数

• --backup[=CONTROL] : 为每个已存在的目标文件创建备份文件
• -b: 类似–backup，但不接受任何参数
• -d, -F, --directory : 创建指向目录的硬链接(只适用于超级用户)
• -f, --force: 强行删除任何已存在的目标文件
• -i, --interactive: 提示是否删除目的地
• -L, --logical: 解引用的目标是符号链接
• -n, --no-dereference: 将链接名视为普通文件，它是指向目录的符号链接
• -P, --physical: 将硬链接直接设置为符号链接
• -r, --relative: 创建相对于链接位置的符号链接
• -s, --symbolic: 用符号链接代替硬链接
• -S, --suffix=SUFFIX : 覆盖通常的备份后缀
• -t, --target-directory=DIRECTORY : 指定在其中创建链接的DIRECTORY
• -T, --no-target-directory: 始终将LINK_NAME视为普通文件
• -v, --verbose: 打印每个链接文件的名称
• --help: 显示此帮助信息并退出
• --version: 显示版本信息并退出

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二、示例用法

1. 创建硬链接

touch demo1.txt
echo hello >> demo1.txt
cat demo1.txt
ln demo1.txt demo2.txt
cat demo2.txt
rm -f demo1.txt
cat demo2.txt

硬链接是指多个文件名指向同一个物理存储位置的文件副本。换句话说，它们共享相同的inode和数据块。所以删除了demo1.txt，demo2.txt还可以看到其内容，如下图所示。

2. 创建软链接

2.1 给文件创建软链接

touch demo1.txt
echo hello >> demo1.txt
cat demo1.txt
ln -s demo1.txt demo2.txt
cat demo2.txt
rm -f demo1.txt
cat demo2.txt

可以看到删除了demo1.txt，demo2.txt不能看到其内容，如下图所示。

2.2 给目录创建软链接

该命令会在/home目录下创建一个myusr的软连接，该软连接指向/usr目录。

ln -s /usr /home/myusr

查看/home/myusr目录下的文件和目录和/usr是一样的，/home/myusr相当于/usr的快捷方式，删除/home/myusr并不会影响/usr，但是删除/usr，就不能访问/home/myusr目录。

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总结

通过本文我们学习了ln命令是如何创建硬链接和符号(软)连接的，并深入探讨了它们之间的区别与适用场景。我们知道，硬链可以共享相同内容并反映对任意一个副本所做更改；而软链则提供灵活性与跨分区设备功能。选择合适类型连接取决于需求，在实际使用中要根据情况权衡利弊来进行选择。