Linux檔案系統----軟連結和硬連結
阿新 • • 發佈：2018-12-18
更多Linux檔案系統知識：Linux檔案系統-----基礎IO
Linux檔案系統的認知
1、Linux系統下一切皆檔案
現代作業系統為解決資訊能獨立於程序之外被長期儲存引入了檔案，檔案作為程序建立資訊的邏輯單元可被多個程序併發使用。在 UNIX 系統中，作業系統為磁碟上的文字與影象、滑鼠與鍵盤等輸入裝置及網路互動等 I/O 操作設計了一組通用 API，使他們被處理時均可統一使用位元組流方式。換言之，UNIX 系統中除程序之外的一切皆是檔案，而 Linux 保持了這一特性。
為了便於檔案的管理，Linux 還引入了目錄（有時亦被稱為資料夾）這一概念。目錄使檔案可被分類管理，且目錄的引入使 Linux 的檔案系統形成一個層級結構的目錄樹。Linux 與其他類 UNIX 系統一樣並不區分檔案與目錄：目錄是記錄了其他檔名的檔案。清單 1.所示的是普通 Linux 系統的頂層目錄結構，其中 /dev 是存放了裝置相關檔案的目錄。
2、認識檔案的儲存結構
下圖是一個檔案的儲存結構圖
| 超級塊（super block） | 包含檔案系統資訊的資料結構。檔案系統的控制資訊、單獨檔案的資訊這些都包含超級塊中。超級塊通常存放在特定的扇區中。 |
|---|---|
| inode索引節點 | 包含檔案的描述資訊（屬性資訊）的結構體，其中有檔案的儲存位置等。 |
儲存一個檔案：通過data點陣圖找到未使用data區域，寫入檔案資料，通過inode點陣圖找到未使用的inode結點，將檔案的源資訊以及檔案的資料儲存位置記錄到inode節點中。
3、作業系統如何管理檔案
Linux作業系統為了方便管理檔案，將每一個檔案描述成files_struct結構體==》這些結構體被作業系統組織成特殊的雙鏈表。
例如：檔案系統（Ext2的雙鏈表示意圖）
程序預設開啟就打開了下面三個檔案：
| — | 標準輸入 | 標準輸出 | 標準錯誤輸出 | 應用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 檔案流指標 | stdin | stdout | stderr | C庫IO操作控制代碼 |
| 檔案描述符 | 0 | 1 | 2 | 系統呼叫方式 |
檔案描述符：實際上是數字，這個數字是程序pcb中的files_struct這個結構體中檔案描述資訊的結構體陣列的下標，作業系統可以通過這數字下標找到對應的檔案資訊，來完對這個檔案的操作。
由此可見，程序：檔案=1：n(n>=3)，C語言的IO庫函式是對系統呼叫的封裝，也就是說，C庫的IO操作函式實際是通過呼叫系統呼叫實現的。
區別在於檔案流指標中還定義了一個緩衝區，我們所說的換行重新整理緩衝區（只針對於標準輸出），實際就是重新整理的這個緩衝區，這個緩衝區用於將短小資料組織合成大資料一次性寫入檔案，這樣提高效率，而系統呼叫沒有緩衝區。緩衝區就在FILE*這個結構體裡，而系統呼叫則沒有這個緩衝區。
系統呼叫通過使用檔案描述符來實現，C語言的IO庫函式通過系統呼叫實現，那麼檔案流指標結構體中一定有int型別的成員來表示檔案描述符。
軟/硬連結
我們知道檔案都有檔名與資料，這在 Linux 上被分成兩個部分：使用者資料 (user data) 與元資料 (metadata)。使用者資料，即檔案資料塊 (data block)，資料塊是記錄檔案真實內容的地方；而元資料則是檔案的附加屬性，如檔案大小、建立時間、所有者等資訊。在 Linux 中，元資料中的 inode 號（inode 是檔案元資料的一部分但其並不包含檔名，inode 號即索引節點號）才是檔案的唯一標識而非檔名。檔名僅是為了方便人們的記憶和使用，系統或程式通過 inode 號尋找正確的檔案資料塊。圖 1.展示了程式通過檔名獲取檔案內容的過程。
軟連結
軟連結是獨立的檔案，檔案資料內容是原始檔的路徑
若檔案使用者資料塊中存放的內容是另一檔案的路徑名的指向，則該檔案就是軟連線。軟連結就是一個普通檔案，只是資料塊內容有點特殊。軟連結有著自己的 inode 號以及使用者資料塊（見 圖 2.）。
軟連結的建立與使用沒有類似硬連結的諸多限制：
- 軟連結有自己的檔案屬性及許可權等；
- 可對不存在的檔案或目錄建立軟連結；
- 軟連結可交叉檔案系統；
- 軟連結可對檔案或目錄建立；
- 建立軟連結時，連結計數 i_nlink 不會增加；
- 刪除軟連結並不影響被指向的檔案，但若被指向的原檔案被刪除，則相關軟連線被稱為死連結（即 dangling link，若被指向路徑檔案被重新建立，死連結可恢復為正常的軟連結）。
硬連結
若一個 inode 號對應多個檔名，則稱這些檔案為硬連結。換言之，硬連結就是同一個檔案使用了多個別名（見 圖 2.hard link 就是 file 的一個別名，他們有共同的 inode）。
由於硬連結是有著相同 inode 號,僅檔名不同的檔案，因此硬連結存在以下幾點特性：
- 與原始檔檔案有相同的 inode 及 data block；
- 只能對已存在的檔案進行建立；
- 不能交叉檔案系統進行硬連結的建立；
- 不能對目錄進行建立，只可對檔案建立；
- 刪除一個硬連結檔案，並不影響其他有相同 inode 號的檔案。
建立軟/硬連結
建立軟連結
ln -s 原檔名 軟連結檔名
硬連結可由命令 link 或 ln 建立。如下是對檔案 oldfile 建立硬連結。
link oldfile newfile
ln oldfile newfile
軟連結和硬連結的區別
1、軟連結有自己的inode節點，是一個獨立的檔案；硬連結檔案inode節點號與原始檔相同，是一個檔名（目錄項）
2、刪除原始檔，硬連結沒有影響，只是inode中的連結數-1；刪除原始檔，軟連結檔案將無法使用
3、軟連結不僅可以針對檔案操作，還可以針對目錄操作，硬連結只能針對檔案
4、硬連結不能跨分割槽建立，軟連結可以
注：
stat 檔名檢視檔案資訊
ll -i 檔名可以檢視檔案的inode節點號