Linux ln命令 软链接和硬链接_linux lvm创建分区

如果要想说清楚 ln 命令，则必须先解释下 ext 文件系统（Linux 文件系统）是如何工作的。分区的格式化就是写入文件系统，我们的 Linux 目前使用的是 ext4 文件系统。如果用一张示意图来描述 ext4 文件系统，则可以参考图 1。

ext4 文件系统会把分区主要分为两大部分（暂时不提超级块）：小部分用于保存文件的 inode (i 节点）信息；剩余的大部分用于保存 block 信息。

inode 的默认大小为 128 Byte，用来记录文件的权限（r、w、x）、文件的所有者和属组、文件的大小、文件的状态改变时间（ctime）、文件的最近一次读取时间（atime）、文件的最近一次修改时间（mtime）、文件的数据真正保存的 block 编号。每个文件需要占用一个 inode。大家如果仔细查看，就会发现 inode 中是不记录文件名的，那是因为文件名记录在文件所在目录的 block 中。

block 的大小可以是 1KB、2KB、4KB，默认为 4KB。 block 用于实际的数据存储，如果一个 block 放不下数据，则可以占用多个 block。例如，有一个 10KB 的文件需要存储，则会占用 3 个 block，虽然最后一个 block 不能占满，但也不能再放入其他文件的数据。这 3 个 block 有可能是连续的，也有可能是分散的。

 

由此，我们可以知道以下 2 个重要的信息：

1. 每个文件都独自占用一个 inode，文件内容由 inode 的记录来指向；
2. 如果想要读取文件内容，就必须借助目录中记录的文件名找到该文件的 inode，才能成功找到文件内容所在的 block 块；

 

了解了 Linux 系统底层文件的存储状态后，接下来学习 ln 命令。

ln 命令用于给文件创建链接，根据 Linux 系统存储文件的特点，链接的方式分为以下 2 种：

• 软链接：类似于 Windows 系统中给文件创建快捷方式，即产生一个特殊的文件，该文件用来指向另一个文件，此链接方式同样适用于目录。
• 硬链接：我们知道，文件的基本信息都存储在 inode 中，而硬链接指的就是给一个文件的 inode 分配多个文件名，通过任何一个文件名，都可以找到此文件的 inode，从而读取该文件的数据信息。

 

ln 命令的基本格式如下：

[root@localhost ~]# ln [选项] 源文件 目标文件

选项：

• -s：建立软链接文件。如果不加 "-s" 选项，则建立硬链接文件；
• -f：强制。如果目标文件已经存在，则删除目标文件后再建立链接文件；

【例 1】创建硬链接：

[root@localhost ~]# touch cangls
[root@localhost ~]# ln /root/cangls /tmp
#建立硬链接文件，目标文件没有写文件名，会和原名一致
#也就是/tmp/cangls 是硬链接文件

 

【例 2】创建软链接：

[root@localhost ~]# touch bols
[root@localhost ~]# In -s /root/bols /tmp
#建立软链接文件

这里需要注意，软链接文件的源文件必须写成绝对路径，而不能写成相对路径（硬链接没有这样的要求）；否则软链接文件会报错。这是初学者非常容易犯的错误。

 

ln创建链接的深度剖析

建立硬链接和软链接非常简单，那这两种链接有什么区别？它们都有什么作用？这才是链接文件最不容易理解的地方，我们分别来讲讲。

 

ln创建硬链接

我们再来建立一个硬链接文件，然后看看这两个文件的特点。

[root@localhost ~]# touch test
#建立源文件
[root@localhost ~]# ln /root/test /tmp/test-hard
#给源文件建立硬链接文件 /tmp/test-hard
[root@localhost ~]# ll -i /root/test /tmp/test-hard
262147 -rw-r--r-- 2 root root 0 6月 19 10:06 /root/test
hard
262147 -rw-r--r-- 2 root root 0 6月 19 10:06 /tmp/test-hard
#查看两个文件的详细信息，可以发现这两个文件的 inode 号是一样的，"ll"等同于"ls -l"。

这里有一件很奇怪的事情，我们之前在讲 inode 号的时候说过，每个文件的 inode 号都应该是不一样的。inode 号就相当于文件 ID，我们在查找文件的时候，要先查找 inode 号，才能读取到文件的内容。

但是这里源文件和硬链接文件的 inode 号居然是一样的，那我们在查找文件的时候，到底找到的是哪一个文件呢？我们来画一张示意图，如图 2 所示。

 

 

在 inode 信息中，是不会记录文件名称的，而是把文件名记录在上级目录的 block 中。也就是说，目录的 block 中记录的是这个目录下所有一级子文件和子目录的文件名及 inode 的对应；而文件的 block 中记录的才是文件实际的数据。

当我们查找一个文件，比如 /root/test 时，要经过以下步骤：

1. 首先找到根目录的 inode（根目录的 inode 是系统已知的，inode 号是 2），然后判断用户是否有权限访问根目录的 block。
2. 如果有权限，则可以在根目录的 block 中访问到 /root 的文件名及对应的 inode 号。
3. 通过 /root/ 目录的 inode 号，可以查找到 /root/ 目录的 inode 信息，接着判断用户是否有权限访问 /root/ 目录的 block。
4. 如果有权限，则可以从 /root/ 目录的 block 中读取到 test 文件的文件名及对应的 inode 号。
5. 通过 test 文件的 inode 号，就可以找到 test 文件的 inode 信息，接着判断用户是否有权限访问 test 文件的 block。
6. 如果有权限，则可以读取 block 中的数据，这样就完成了 /root/test 文件的读取与访问。

按照这个步骤，在给源文件 /root/test 建立了硬链接文件 /tmp/test-hard 之后，在 /root/ 目录和 /tmp/ 目录的 block 中就会建立 test 和 test-hard 的信息，这个信息主要就是文件名和对应的 inode 号。但是我们会发现 test 和 test-hard 的 inode 信息居然是一样的，那么，我们无论访问哪个文件，最终都会访问 inode 号是 262147 的文件信息。

这就是硬链接的原理。硬链接的特点如下：

• 不论是修改源文件（test 文件），还是修改硬链接文件（test-hard 文件），另一个文件中的数据都会发生改变。
• 不论是删除源文件，还是删除硬链接文件，只要还有一个文件存在，这个文件（inode 号是 262147 的文件）都可以被访问。
• 硬链接不会建立新的 inode 信息，也不会更改 inode 的总数。
• 硬链接不能跨文件系统（分区）建立，因为在不同的文件系统中，inode 号是重新计算的。
• 硬链接不能链接目录，因为如果给目录建立硬链接，那么不仅目录本身需要重新建立，目录下所有的子文件，包括子目录中的所有子文件都需要建立硬链接，这对当前的 Linux 来讲过于复杂。

 

硬链接的限制比较多，既不能跨文件系统，也不能链接目录，而且源文件和硬链接文件之间除 inode 号是一样的之外，没有其他明显的特征。这些特征都使得硬链接并不常用，大家有所了解就好。

我们通过实验来测试一下。

[root@localhost ~]# echo 1111 >>/root/test
#向源文件中写入数据
[root@localhost ~]# cat /root/test
1111
[root@localhost ~]# cat /tmp/test-hard
1111
#源文件和硬链接文件都会发生改变
[root@localhost ~]# echo 2222 >> /tmp/test-hard
#向硬链接文件中写入数据
[root@localhost ~]# cat /root/test
1111
2222
[root@localhost ~】# cat /tmp/test-hard
1111
2222
#源文件和硬链接文件也都会发生改变
[root@localhost ~]# rm -rf/root/test
#删除源文件
[root@localhost ~]# cat /tmp/test-hard
1111 2222
#硬链接文件依然可常读取

 

ln创建软链接

软链接也称作符号链接，相比硬链接来讲，软链接就要常用多了。我们先建立一个软链接，再来看看软链接的特点。

[root@localhost ~]# touch check
#建立源文件
[root@localhost ~]# ln -s /root/check /tmp/check-soft
#建立软链接文件
[root@localhost ~]# ll -id /root/check /tmp/check-soft
262154 -rw-r--r-- 1 root root 0 6月 19 11:30 /root/check
917507 lrwxrwxrwx 1 root root 11 6月 19 11:31 /tmp/ check-soft -> /root/check
#软链接和源文件的 inode 号不一致，软链接通过 -> 明显地标识出源文件的位置
#在软链接的权限位 lrwxrwxrwx 中，l 就代表软链接文件

再强调一下，软链接的源文件必须写绝对路径，否则建立的软链接文件就会报错，无法正常使用。

软链接的标志非常明显，首先，权限位中"l"表示这是一个软链接文件；其次，在文件的后面通过 "->" 显示出源文件的完整名字。所以软链接比硬链接的标志要明显得多，而且软链接也不像硬链接的限制那样多，比如软链接可以链接目录，也可以跨分区来建立软链接。

软链接完全可以当作 Windows 的快捷方式来对待，它的特点和快捷方式一样，我们更推荐大家使用软链接，而不是硬链接。

大家在学习软链接的时候会有一些疑问：Windows 的快捷方式是由于源文件放置的位置过深，不容易找到，建立一个快捷方式放在桌面，方便查找，那 Linux 的软链接的作用是什么呢？

笔者个人觉得，软链接主要是为了照顾管理员的使用习惯。比如，有些系统的自启动文件 /etc/rc.local 放置在 /etc 目录中，而有些系统却将其放置在 /etc/rc.d/rc.local 中，那么干脆对这两个文件建立软链接，不论你习惯操作哪一个文件，结果都是一样的。

如果你比较细心，则应该已经发现软链接和源文件的 inode 号是不一致的，我们也画一张示意图来看看软链接的原理，如图 3 所示。

图 3 软链接示意图

软链接和硬链接在原理上最主要的不同在于： 硬链接不会建立自己的 inode 索引和 block（数据块），而是直接指向源文件的 inode 信息和 block，所以硬链接和源文件的 inode 号是一致的；而软链接会真正建立自己的 inode 索引和 block，所以软链接和源文件的 inode 号是不一致的，而且在软链接的 block 中，写的不是真正的数据，而仅仅是源文件的文件名及 inode 号。

我们来看看访问软链接的步骤和访问硬链接的步骤有什么不同。

1. 首先找到根目录的 inode 索引信息，然后判断用户是否有权限访问根目录的 block。
2. 如果有权限访问根目录的 block，就会在 block 中查找到 /tmp/ 目录的 inode 号。
3. 接着访问 /tmp/ 目录的 inode 信息，判断用户是否有权限访问 /tmp/ 目录的 block。
4. 如果有权限，就会在 block 中读取到软链接文件 check-soft 的 inode 号。因为软链接文件会真正建立自己的 inode 索引和 block，所以软链接文件和源文件的 inode 号是不一样的。
5. 通过软链接文件的 inode 号，找到了 check-soft 文件 inode 信息，判断用户是否有权限访问 block。
6. 如果有权限，就会发现 check-soft 文件的 block 中没有实际数据，仅有源文件 check 的 inode 号。
7. 接着通过源文件的 inode 号，访问到源文件 check 的 inode 信息，判断用户是否有权限访问 block。
8. 如果有权限，就会在 check 文件的 block 中读取到真正的数据，从而完成数据访问。

 

我们测试一下软链接的特性。

[root@localhost ~]# echo 111>>/root/check
#修改源文件
[root@localhost ~]# cat /root/check
111
[root@localhost ~]# cat /tmp/check-soft
111
#不论是源文件还是软链接文件，数据都发生改变
[root@localhost ~]# echo 2222 >>/tmp/check-soft
#修改软链接文件
[root@localhost ~]# cat /tmp/check-soft
111
2222
[root@localhost ~]# cat /root/check
111
2222
#不论是源文件还是软链接文件，数据也都会发生改变
[root@localhost ~]# rm -rf/root/check
#删除源文件
[root@localhost ~]# cat /tmp/check-soft
cat: /tmp/check-soft:没有那个文件或目录
#软链接无法正常使用

软链接是可以链接目录的，例如：

[root@localhost ~]# mkdir test
#建立源目录
[root@localhost ~]# ln -s /root/test/ /tmp/
[root@localhost ~]# ll -d /tmp/test
lrwxrwxrwx 1 root root 11 6月 19 12:43 /tmp/test->/root/test/
#软链接可以链接目录