Linux：软硬链接的概念与应用

本篇要探讨的主题是关于软硬链接的概念

在Linux系统链接文件中有两种，一种是硬链接，一种是软链接，那么本篇就基于上述的两种链接方式来进行一定的总结和拓展

软链接和硬链接

假设现在我创建了这样的一个文件test.c，然后我执行了这样的指令

ln -s test.c newtest.c

这就是一层软链接，这样就建立起来了一个newtest.c，它链接到了test.c

那这是什么意思呢？这个软链接有什么用呢？

先观察一下属性：

从中可以发现，这两个文件的inode值不一样，并且链接好的这个文件有一个指向表明它是链接到这个test.c

再看硬链接的操作：

ln test.c hardtest.c

这里看出，这两个文件的inode值居然是一样的，并且还有一个数字从1变成了2，这是什么呢？有什么意义和价值呢？该如何理解呢？后面来介绍

首先可以得到一个初步结论

软链接提供的是一个独立的文件，而硬链接并不是一个独立的文件，原因是软链接有自己独立的编号，但是硬链接没有，所以从直白的角度来说就是这样的区别

第二个结论是，软链接其实可以类比成是一种快捷方式，为什么要有快捷方式？

其实原因就在这个字面意思上，因为快捷，在Windows系统中，想要调用一个文件有很多种方式，其中一个方式就是在桌面上调用它的快捷方式，还有一种方式是找到它的绝对路径下访问它的exe文件，很明显对于大部分使用场景来说，直接在桌面调用它的快捷方式是一种很便携的方式，而这里的软链接也是如此，我们假设现在的场景

软链接的应用场景

现在有一个test.c，里面存放了一些源代码，并且现在把他编译形成了一个可执行程序，如果我想正常运行它，就必须要找到它所在的绝对路径，然后运行它，这是没问题的，下面是对应的操作

[test@VM-16-11-centos Symbolic and Hard Link]$ ll
total 4
-rw-rw-r-- 1 test test 77 Jan 18 10:35 test.c
[test@VM-16-11-centos Symbolic and Hard Link]$ gcc -o test.exe test.c
[test@VM-16-11-centos Symbolic and Hard Link]$ ./test.exe
hello world

但是缺点也很明显，我想要运行这个文件，必须要在Symbolic and Hard Link这个文件夹下进行运行，如果我不想在这里运行，我想去别的地方也能轻松的访问到可以吗？这就需要借助软链接的帮助了

test@VM-16-11-centos linux-system-and-network]$ ln -s ./Symbolic\ and\ Hard\ Link/test.exe softtest
[test@VM-16-11-centos linux-system-and-network]$ ll
total 28
drwxrwxr-x  4 test test 4096 Dec  7 21:12 File
drwxrwxr-x  3 test test 4096 Nov 16 18:25 Mybash
drwxrwxr-x  2 test test 4096 Dec  7 21:13 my_c_lib
drwxrwxr-x 11 test test 4096 Dec  7 21:06 Process
-rw-rw-r--  1 test test  107 Dec  7 21:08 README.en.md
-rw-rw-r--  1 test test   89 Dec  7 21:08 README.md
lrwxrwxrwx  1 test test   33 Jan 18 10:44 softtest -> ./Symbolic and Hard Link/test.exe
drwxrwxr-x  2 test test 4096 Jan 18 10:36 Symbolic and Hard Link
[test@VM-16-11-centos linux-system-and-network]$ ./softtest 
hello world

此时达成的效果其实与创建了一个快捷方式基本一样，软链接的主要运用场景就在于快速定位文件信息

那么工作的原理是什么呢？由前面的例子可以有初步的理解是，软链接有一个独立的inode编号，这也就意味着在创建软链接的时候会在文件系统中做出修改，会修改文件系统中位图和数据块等等的信息，而软链接出来的文件也是文件，既然是文件就必然会有内容和属性，那么就分别进行讨论文件中到底放的是什么东西？

内容：既然是软链接，那软链接内部的内容就是指向的目标文件的路径，换句话说可以认为，软链接文件的内容中保存的是目标文件
属性：和普通文件基本一致

硬链接的应用场景

关于硬链接，可以从它和软链接的区别入手，一个很明显的区别就是，硬链接不是一个独立的文件，它的inode编号和原来的文件是相同的。这意味着硬链接和目标文件从inode获取的编号是一样的，也就意味着访问的会是同一个文件的属性和同一个属性的内容，在前面的知识中提到过，文件名其实并不是文件的属性，文件名只是在目录的数据块中会和文件的inode编号建立一个映射关系，也就是说inode和文件名是分开存储的，也就是说硬链接产生的文件其实就是新建了一层映射关系，只不过这个inode的映射关系建立的是一个前面的已经存在的inode，只是新增了一个映射关系

最后要谈到的一点是这个数字的问题

这个数字到底是什么呢？现在也不陌生了，这个数字其实就是硬链接数，这个有多少个映射关系指向这个inode，那么这个硬链接数也会随之而发生变化，从中得出的结论是，如果这个文件被删除了，但是它还有其他的硬链接数，那么它实际上被删除了吗？其实是没有的，那么什么情况下才是真正被删除了呢？？？

答案是，没有inode和它本身进行映射，也就意味着用户已经不需要这个inode了，在用户关心的这些文件中已经没有任何一个文件指向这个inode编号，那么不就意味着这个文件被删除了吗，而删文件在操作系统层面上就是删位图，把位图删除掉，就算是把这个文件清空了，那么在文件系统的层面上，它怎么知道有多少文件指向了我呢？文件该如何知道，自己在什么时候已经被用户所抛弃了，不再需要了呢？其实就是引出到了引用计数的概念，这个词也并不陌生，在前面的智能指针部分已经有了一个明确的概念，那么这里就不多进行阐述了，那么新增硬链接和删除硬链接本质上就是对这个inode的引用计数进行新增和删除，等到这个inode的引用计数变成0的时候，就意味着这个inode编号没有任何一个文件名和它建立联系，那么就算是真正意义上的删除了

文件名在目录中是唯一的，从某种意义来说，文件名就是一种指针，它指向了一个一个的inode，当文件名去掉一个指针，这个引用计数就减去1，而新增一个硬链接数，就相当于是有一个东西指向了这个inode编号，引用计数就加1

硬链接的本质就是相当于文件名和inode之间建立一层映射的关系，文件名相当于是一个指针，指向的是inode的编号，当我们需要访问的时候，就通过这个引用指针对这个文件进行新增或删除，删除的意义就是把这层文件名和inode编号之间的映射删除，并且同时对这个inode编号的引用计数减去1，当没有任何一个文件名指向它的时候，就表示要删除了，就把它在位图中进行合适的修改即可

当前目录和上级目录

有了这些基础知识，那么就可以根据这些知识解释一些现象了：

新建一个文件夹，它的硬链接数是2？为什么呢？

原因是有两个文件名指向这个inode，一个是上级目录，一个是当前目录，所以在这个目录中：

所以这个目录下就存在一个叫做当前目录的文件，它指向的就是这个inode，而它本身也会指向一个inode，所以就有两层映射关系

在这个目录下再新建一个目录，引用计数变成3了，这是为什么呢？

这就是上级目录的功劳了！在原来的基础上又多了一个上级目录指向了这个文件，自然引用计数就再加1了

从这个例子中也能看出来，为什么在调用cd ..这个命令的时候可以回到上级目录？凭什么？凭的就是上级目录中存储的是上级目录的inode，我借助这个inode就是能进入这个目录下进行访问

总结

自此，就解决了软硬链接的问题，硬链接本身就是这样来进行路径的切换，用户用硬链接来构建Linux的整个路径结构，方便进行路径的回退，这就是硬链接的意义

那软硬链接的区别是什么？区别之一就是软链接是一个真正的文件名，有自己的文件名和inode，文件内部的内容存储的是目标文件，但是不能对于目录进行软链接