【Linux】文件操作篇（二）：实战理解硬链接与软链接

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文件链接允许我们创建指向同一文件的多个文件名称。Linux提供了两种主要的链接方式：硬链接 和 软链接（也称为符号链接）。本文将深入探讨这两种链接的区别、工作原理和实际应用。

实验准备

输入以下命令创建实验测试环境，可根据自己需求调整：

mkdir link_test
cd link_testecho "这是测试文件链接的原始文件内容，创建时间: $(date)" > original_file.txtmkdir original_dir
echo "dir，这是测试文件链接的目录中的文件内容" > original_dir/file_inside.txt

查看创建结果：

ls -lhi

参数说明：

-l：显示文件详细信息

-h：以人类可读的形式显示大小

-i：显示inode编号

更多详细内容可以阅读本篇：
【Linux】权限管理详解（二）：文件权限 | Redhat_linux文件夹权限-CSDN博客

硬链接

创建硬链接

使用 ln 命令创建一个指向现有文件的硬链接。

ln [现有文件] [硬链接]ln original_file.txt hard_link_file.txt

观察结果：

1）源文件和硬链接文件的inode编号相同

2）链接数从1变为2

3）两个文件除了名称不同外，其余信息完全一致：

• 访问权限
• 用户和组所有权
• 时间戳
• 文件内容

注意

1）不能对目录创建硬链接。

2）硬链接不同跨文件系统。

硬链接必须在同一个文件系统内创建，因为 inode 编号是文件系统局部的。（本文思考部分：Linux是如何存储文件的？中解释了inode）

此处可以自行尝试，创建不同文件系统类型，可以参考以下内容：
【Linux】存储管理详解（一）：文件系统、分区、格式化与挂载实践 | Redhat_linux系统所支持的文件系统类型命令-CSDN博客

【Linux】存储管理详解（二）：分区、格式化与挂载实战 | Redhat_linux 格式化分区-CSDN博客

测试

尝试修改源文件内容

echo "test test test" >> original_file.txtcat original_file.txt
cat hard_link_file.txt

尝试修改硬链接文件

echo "hard_link test" >> hard_link_file.txtcat original_file.txt
cat hard_link_file.txt

总结

当硬链接的信息发生更改时，同一文件的所有硬链接都会显示新的信息。这是因为：

• 所有硬链接共享相同的 inode

• 本质上指向相同的数据块

• 增加硬链接会使引用计数加1

• 类似于 C++ 中的 shared_ptr 概念

应用场景：高效备份，与复制不同，硬链接不占用额外磁盘空间。

软链接

软链接可以理解为创建了一个"快捷方式"。

创建软链接

ln -s [原始文件] [链接文件]ln -s original_file.txt soft_link_file.txt

软链接和源文件的区别

1）inode不同：软链接有自己独立的inode

2）文件类型不同：

源文件：-（普通文件）

软链接：l（符号链接）

3）其他信息不同：权限、链接数、所有权等都不同

访问文件的结果相同。

cat original_file.txt 
cat soft_link_file.txt

不管创建多少个软链接，原始的文件内容只存储了一份。

应用场景：需要链接目录、跨文件系统、创建快捷方式、路径重定向

与硬链接的区别

总结一句话就是硬链接不能做的，软链接可以。

对目录创建符号链接

ln -s original_file.txt soft_link_file.txtls -lhi original_dir soft_link_dir

cd soft_link_dir
ls

跨文件系统创建符号链接

 此处可以自行尝试，创建不同文件系统类型，可以参考以下内容：
【Linux】存储管理详解（一）：文件系统、分区、格式化与挂载实践 | Redhat_linux系统所支持的文件系统类型命令-CSDN博客

【Linux】存储管理详解（二）：分区、格式化与挂载实战 | Redhat_linux 格式化分区-CSDN博客

测试

 尝试修改源文件内容

echo "test1 test1 test1" >> original_file.txtcat original_file.txt
cat hard_link_file.txt

尝试修改软链接文件

echo "soft_link test" >> soft_link_file.txtcat original_file.txt
cat hard_link_file.txt

探索

做一些好玩的事情。

对硬链接创建硬链接

ln hard_link_file.txt hard_to_hard.txtls -lhi hard_link_file.txt hard_to_hard.txt original_file.txt

结果是所有硬链接的 inode 相同，它们都是原始文件的等价引用。

对符号链接创建符号链接

ln -s soft_link_file.txt soft_to_soft.txtls -lhi soft_to_soft.txt soft_link_file.txt original_file.txt

多层链接，系统可以正常解析，可以正常访问。

对硬链接创建符号链接

ln -s hard_to_hard.txt soft_to_hard.txtls -lhi hard_to_hard.txt soft_to_hard.txt

对符号链接创建硬链接

这会创建符号链接文件本身的硬链接，而不是指向原始文件。

有其它的想法也可以进行尝试。

删除测试

删除源文件后，对硬链接和软链接有什么影响？

rm original_file.txt

软链接文件还在，但是链接失效了不能访问，变为悬空链接了。

硬链接不受影响。

复原之后呢？

echo "new file" > original_file.txt

软链接又恢复了。

思考

1. Linux是如何存储文件的？

数据存放在实际的物理硬盘上SSD/HDD。访问数据时主要通过 inode 和 block 定位到数据位置。

Linux通过以下组件管理文件存储：

inode：

• 指向数据块的唯一标识符

• 存储除文件名外的所有文件属性

• 在同一文件系统中唯一

• 大小通常为128B或256B

block：

• 实际存储数据的硬盘块

• 固定大小（通常4KB）

类比：类似于快递柜系统，inode是柜子编号，block是实际的存储空间。关于 inode 和 block 的大小可以在格式化时指定。一般情况下，默认即可。

inode 相关参数：

• -I bytes：指定每个 inode 的大小（ext4）
• -i bytes-per-inode：指定每多少字节分配一个 inode
• -N number-of-inodes：直接设置 inode 总数

block 相关参数：

• -b block-size：设置文件系统 block 大小
• 常见大小：1024、2048、4096 字节

一个 block 的大小是固定的（一般默认 4KB），如果一个文件的大小超过4KB，需要存储到多个 block中。读取文件时以block为单位读取，每读一个 block，消耗一次 IO，所以大文件在读取时会比较慢。

2. 硬盘空间有余，但是数据写不进去，可能的原因是什么？

空间有余，说明 block 有，但是数据写不进去，说明分配不到 inode，inode 的数目不够了。

导致这个问题发生的原因是由很多小文件（小于一个 block 的大小）存在，消耗了一整个 block 和一个 inode，但是实际只使用了一小部分，剩余部分不能被其它文件所使用，所以导致上述情况发生。

补充：使用 df -i 可以查看 inode 的使用情况，df -b 查看 block 的使用情况。

df -i    # 查看inode使用情况
df -h    # 查看磁盘空间使用情况

3. 怎样彻底删除一个文件？

1）考虑有没有硬链接，如果有硬链接，要将所有的硬链接删除。

2）文件是否被其它应用程序使用？

使用 vim 编辑文件时，会有一个对应的 swap 隐藏文件存在，此时如果要删除文件，需要将源文件和 swap 隐藏文件都删除掉。

# 原窗口
vim original_file.txt# 新窗口
ls -liha

补充：删除不了文件时，如何查看该文件被哪些进程所使用？

可以使用 lsof 命令（list openfile）。

lsof [filename]    # 列出使用该文件的进程

4. 如何查看文件类型？

ls -l 查看文件在文件系统中属于什么文件类型，使用 file 命令查看实际上的文件类型（根据文件内容）。

ls -l [filename]      # 查看文件系统类型
file [filename]       # 分析实际文件类型

补充：windows 中通过文件后缀名区别文件类型，但是 linux 中文件名后缀只是用来提高可读性。

5. 硬链接和软链接的创建对 inode 的影响。

在文中有体现，硬链接不会创建新的 inode ，但是软链接会。

特性	硬链接	软链接
inode	共享原始文件的inode	拥有独立的inode
跨文件系统	不支持	支持
目录链接	不支持	支持
存储内容	直接指向数据块	存储目标文件路径
原始文件删除	不影响链接	链接失效
磁盘空间	不额外占用	占用少量空间存储路径

清理实验环境

# 回到 link_test 的上一级目录
cd ..rm -rf link_test

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