Intro
硬链接和符号链接是引用硬盘驱动器中文件的两种不同方法。这些方法是文件系统的一部分，用于组织文件是什么以及在哪里。硬链接本质上是文件的同步副本，它直接引用文件的 inode。另一方面，符号链接直接指向引用索引节点的文件，这是一个快捷方式。
什么是索引节点？
- inode 是描述文件/目录属性的控制结构—— 索引节点。
- 使用 inode，操作系统可以检索有关文件的信息，
- 例如权限和数据在硬盘驱动器上的物理位置，以访问文件。
- 如果文件从一个文件夹移动到另一个文件夹，该文件将被移动到硬盘驱动器上的不同位置，其 inode 值将随之自动更改。
什么是硬链接？
- 硬链接是通过其 inode 直接引用文件。
- 通过使用硬链接，可以更改原始文件的内容或位置，并且硬链接仍将指向原始文件，因为其 inode 仍指向该文件。
- 此外，硬链接只能引用同一卷内的文件，否则将需要符号链接。
为什么只允许到目录的符号链接，而不允许硬链接？
- 硬链接到目录，可能会导致目录中出现循环：
- 上图会产生：/avi/book/avi/book/avi/book/…
- 如何保证没有循环？
- 只允许到文件的硬链接，而不允许到目录的硬链接；
- 增加链接时，用循环检测算法确定是否合理；
什么是符号链接？
- 符号链接本质上是引用文件而不是其 inode 的快捷方式。
- 这种方法可以应用于目录，并且可以跨不同的硬盘/卷进行引用。
- 由于符号链接是指原始文件而不是其 inode 值，因此将原始文件替换到不同的文件夹将破坏符号链接，或创建悬空链接。
如何利用符号链接实现共享
为使链接父目录 D 能共享文件 F (位置任意，只要不在 D 中即可)，可以由系统创建一个 SYMBOL_LINK 类型的新文件，取名为 S_F 并写入链接父目录 D 中，此时 D 就与文件 F 完成了链接。在新文件 S_F 中只包含被链接文件 F 的路径名。
新文件 S_F 中的路径名被看作是符号链，当用户通过目录 D 访问文件 F 时，就会访问 S_F 这个符号链接文件，这个要求被 OS 截获，OS 根据新文件中的路径名去找到文件 F，然后进行读写。
利用符号链接实现共享的优点
利用符号链接方式实现文件共享时，只有文件所有者才拥有指向其 inode 的指针，共享该文件的其它用户只有该文件的路径名。因此，
- 这样就不会发生在文件所有者删除共享文件后留下悬空指针的情况，
- 此时符号链接找不到对应文件，删除后也不会有任何影响。
利用符号链接的共享方式存在的问题
当其他用户读取共享文件时，系统根据给定的文件路径名逐个分量地查找目录，直至找到该文件的索引节点。因此
- 每次访问共享文件时，可能要多次读磁盘，这导致读开销过大、增加了启动磁盘的频率。
无论硬链接还是符号链接，都会导致一个共享文件存在多个文件名，这会在遍历文件系统时多次遍历到同一共享文件。
如何在 Linux 上创建硬链接、软链接？
Transclude of Linux-Shell-学习笔记#46-创建链接
# 创建初始文件ln_test，并建立第一个硬链接hln_test，查看各自inode
❯ touch ln_test
❯ ln ln_test hln_test
❯ ls -i
3166088 hln_test 3166088 ln_test
# 通过硬链接对原文件进行操作，再创建第二个硬链接hln_test，查看inode的引用计数
❯ echo "hello,world" >> hln_test
❯ cat hln_test
hello,world
❯ cat ln_test
hello,world
❯ ln ln_test hln_test2
❯ ls -l ln_test hln_test hln_test2
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 29 9月10日 17:48 hln_test
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 29 9月10日 17:48 hln_test2
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 29 9月10日 17:48 ln_test
# 创建第一个符号链接sln_test，并查看其inode的引用计数
❯ ln -s ln_test sln_test
❯ ls -la
总计 16
drwxr-xr-x 1 senjl senjl 64 9月10日 17:45 .
drwxr-xr-x 1 senjl senjl 196 9月10日 17:36 ..
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 12 9月10日 17:42 hln_test
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 12 9月10日 17:42 hln_test2
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 12 9月10日 17:42 ln_test
lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9月10日 17:45 sln_test -> ln_test
# 再创建第二个符号链接sln_test2，查看其inode的引用计数
❯ ln -s ln_test sln_test2
❯ ls -la
总计 20
drwxr-xr-x 1 senjl senjl 82 9月10日 17:58 .
drwxr-xr-x 1 senjl senjl 196 9月10日 17:36 ..
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 29 9月10日 17:48 hln_test
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 29 9月10日 17:48 hln_test2
-rw-r--r-- 3 senjl senjl 29 9月10日 17:48 ln_test
lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9月10日 17:45 sln_test -> ln_test
lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9月10日 17:58 sln_test2 -> ln_test
# 通过符号链接操作原文件
❯ echo "symbol link test" >> sln_test
❯ cat sln_test
hello, world
symbol link test
❯ cat ln_test
hello, world
symbol link test
# 如果删除原文件，各链接是否正常工作？
❯ rm ln_test
❯ cat hln_test
hello, world
symbol link test
❯ cat sln_test
cat: sln_test: 没有那个文件或目录
❯ ls -la
总计 16
drwxr-xr-x 1 senjl senjl 68 9 月 10 日 18:01 .
drwxr-xr-x 1 senjl senjl 196 9 月 10 日 17:36 ..
-rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test
-rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test2
lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 17:45 sln_test -> ln_test
lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 17:58 sln_test2 -> ln_test
# 这表明硬链接完全代替了原文件的作用，硬链接是原文件的一个别名
# 原文件名称本身其实就是一个人可读的硬链接，链接到与该文件对应的 inode 而已
# 重新建立一个 ln_test，会发生什么？
❯ echo "new ln_test" > ln_test
❯ cat ln_test
new ln_test
❯ cat hln_test
hello, world
symbol link test
❯ cat sln_test
new ln_test
❯ ls -lai
总计 20
3166068 drwxr-xr-x 1 senjl senjl 82 9 月 10 日 18:07 .
357713 drwxr-xr-x 1 senjl senjl 196 9 月 10 日 17:36 ..
3166088 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test
3166088 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test2
3168150 -rw-r--r-- 1 senjl senjl 12 9 月 10 日 18:06 ln_test
3166651 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 17:45 sln_test -> ln_test
3167682 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 17:58 sln_test2 -> ln_test
# 使用 unlink 删除链接
❯ ln ln_test hln_new
❯ ln -s ln_test sln_test3
❯ ls -lai
总计 28
3166068 drwxr-xr-x 1 senjl senjl 114 9 月 10 日 18:11 .
357713 drwxr-xr-x 1 senjl senjl 196 9 月 10 日 17:36 ..
3168150 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 12 9 月 10 日 18:06 hln_new
3166088 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test
3166088 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test2
3168150 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 12 9 月 10 日 18:06 ln_test
3166651 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 17:45 sln_test -> ln_test
3168516 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 18:11 sln_test2 -> ln_test
3168532 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 18:11 sln_test3 -> ln_test
❯ unlink sln_test2
❯ unlink hln_new
❯ ls -lai
总计 20
3166068 drwxr-xr-x 1 senjl senjl 82 9 月 10 日 18:12 .
357713 drwxr-xr-x 1 senjl senjl 196 9 月 10 日 17:36 ..
3166088 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test
3166088 -rw-r--r-- 2 senjl senjl 29 9 月 10 日 17:48 hln_test2
3168150 -rw-r--r-- 1 senjl senjl 12 9 月 10 日 18:06 ln_test
3166651 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 17:45 sln_test -> ln_test
3168532 lrwxrwxrwx 1 senjl senjl 7 9 月 10 日 18:11 sln_test3 -> ln_test
# 现在知道，硬链接和原文件名其实都指向文件真正的元数据 inode
# 事实上，引用计数作为存储文件系统跟踪到的链接到 inode 的文件名的数量，在引用计数减少到 0 之前，文件并没有被真正删除
# 除此之外，使用 stat ()也可以查看引用计数
❯ stat ln_test
文件：ln_test
大小：12 块：8 IO 块大小：4096 普通文件
设备：0,38 Inode: 3168150 硬链接：1
权限：(0644/-rw-r--r--) Uid: ( 1000/ senjl) Gid: ( 1000/ senjl)
访问时间：2023-09-10 18:11:20.356811450 +0800
修改时间：2023-09-10 18:06:16.283571403 +0800
变更时间：2023-09-10 18:12:29.243277006 +0800
创建时间：2023-09-10 18:05:36.362745210 +0800
❯ stat hln_test
文件：hln_test
大小：29 块：8 IO 块大小：4096 普通文件
设备：0,38 Inode: 3166088 硬链接：2
权限：(0644/-rw-r--r--) Uid: ( 1000/ senjl) Gid: ( 1000/ senjl)
访问时间：2023-09-10 18:01:38.929989741 +0800
修改时间：2023-09-10 17:48:49.757407959 +0800
变更时间：2023-09-10 18:01:28.659510510 +0800
创建时间：2023-09-10 17:36:53.997187110 +0800
❯ stat sln_test
文件：sln_test -> ln_test
大小：7 块：8 IO 块大小：4096 符号链接
设备：0,38 Inode: 3166651 硬链接：1
权限：(0777/lrwxrwxrwx) Uid: ( 1000/ senjl) Gid: ( 1000/ senjl)
访问时间：2023-09-10 17:45:31.014779041 +0800
修改时间：2023-09-10 17:45:20.910972832 +0800
变更时间：2023-09-10 17:45:20.910972832 +0800
创建时间：2023-09-10 17:45:20.910972832 +0800