Linux 하드링크와 소프트링크를 이해하도록 도와줍니다. (자세한 설명은 그림과 텍스트로 설명되어 있습니다.)

이 기사는 Linux의 하드 링크와 소프트 링크는 물론 inode 관련 문제에 대한 관련 지식을 제공하는 것이 모든 사람에게 도움이 되기를 바랍니다.

머리말

프론트엔드 패키지 관리자인 pnpm이 최근 큰 인기를 끌었고, pnpm의 원리를 분석한 기사도 많이 나왔습니다. 이해하고 보니 pnpm의 전체 아키텍처가 하드 링크와 소프트 링크를 기반으로 구성되어 있다는 것을 알 수 있었는데, 이 두 가지 개념에 대해 막연해서 공부해보고 싶습니다.

우리 모두 알고 있듯이 Unix/Linux 시스템의 모든 것은 파일입니다. Linux 시스템에서는 파일이 매우 중요하다는 것을 알 수 있습니다. 일반적으로 파일에 대한 더 직관적인 느낌은 확실히 파일 이름과 파일 내용입니다. 그러나 Linux 파일 시스템에는 파일 이름과 파일 내용 외에도 inode라는 매우 중요한 개념이 있습니다.

inode

Wikipedia에서는 inode를 다음과 같이 설명합니다.

inode(인덱스 노드)는 파일이나 디렉터리와 같은 파일 시스템 개체를 설명하는 Unix 스타일 파일 시스템의 데이터 구조입니다. inode는 객체 데이터의 속성과 디스크 블록 위치를 저장합니다. 파일 시스템 객체 속성에는 소유자 및 권한 데이터뿐만 아니라 메타데이터(마지막 변경 시간, 액세스, 수정 시간)도 포함될 수 있습니다.

디렉토리는 다음을 포함하는 inode 목록입니다. 목록에는 자체 항목, 상위 항목 및 각 하위 항목이 포함됩니다.

의미: inode는 Unix 계열 파일 시스템에서 사용되는 파일 시스템 개체(예: 파일 또는 폴더) 유형입니다. 데이터 구조. 파일의 다양한 속성(마지막 inode 변경 시간, 마지막 액세스 시간, 마지막 수정 시간, 권한 정보 등의 메타 정보)을 저장합니다. 폴더는 자체 항목, 상위 노드 항목 및 모든 하위 노드를 포함하는 inode 그룹입니다.

사실 inode에는 위의 내용보다 더 많은 내용이 포함되어 있습니다.

• 파일의 바이트 수

• 파일의 사용자 ID

• 파일의 그룹 ID

• 읽기 및 쓰기 파일의 실행 권한

• 타임 스탬프: ctime, inode가 마지막으로 변경된 시간; mtime, 파일 내용이 마지막으로 변경된 시간

• 링크 수, 즉 가리키는 파일 이름 수 이 inode의 위치

• 파일 데이터 블록

Linux에서 사용하는 ext2/ext3 파일 시스템에서는 다양한 유형의 데이터가 서로 다른 영역에 저장됩니다. . inode로 구성된 inode 테이블은 한 위치에 저장되고, 파일 데이터 블록은 다른 위치에 저장됩니다.

inode에는 파일 이름이 포함되어 있지 않으며 파일 이름은 폴더 정보 구조에 저장됩니다. 파일 이름은 inode의 별칭과 동일하므로 관리하고 기억하기 편리합니다. 리눅스 시스템은 아이노드(inode)를 통해 파일을 처리하는데, 파일을 수정할 때 시스템은 폴더의 정보구조에서 파일명에 해당하는 아이노드를 찾은 후, 아이노드에 저장된 파일 데이터 블록 주소를 통해 해당 아이노드를 찾는다. 읽기 및 쓰기 작업은 하드 디스크 위치에서 수행됩니다.

하드 링크

일반적으로 inode는 파일 이름 및 파일 데이터와 일대일 관계를 갖지만 쉘 명령을 사용하여 여러 파일 이름이 동일한 inode를 가리키도록 할 수 있습니다. (하드 링크).

nodejs의 fs.link 메소드에 해당하는

ln test.txt test_hard.txt

와 같은 하드 링크를 생성하려면 ln 명령을 사용하세요.

하드 링크를 생성하기 전 test.txt는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

하드 링크를 생성한 후:

test_hard.txt의 inode가 소스 파일과 동일한 것을 확인할 수 있습니다. test.txt. 그런데 이제 링크 수가 2개가 되었습니다.

ls -li를 실행하여 확인할 수 있습니다.

첫 번째 열은 inode 번호입니다. 둘 다 13029546이므로 두 파일이 동일한 inode를 사용하는 것을 볼 수 있습니다. 두 번째 열은 권한 정보, 네 번째 열은 소유자, 여섯 번째 열은 파일 콘텐츠 크기입니다. 보시다시피, 하드링크로 생성된 파일은 파일 이름이 다르다는 점을 제외하고는 소스 파일과 메타정보가 정확히 동일합니다. 세 번째 열은 링크 수를 나타냅니다. 보시다시피 현재 링크 수는 2입니다.

하드링크 파일과 소스 파일은 동일한 inode를 사용하고 동일한 파일 데이터 블록을 가리키므로 파일명을 제외한 모든 정보는 동일합니다. 따라서 이 두 파일은 동등하며 서로 하드링크 파일이라 할 수 있다. 파일을 수정하면 다른 파일의 내용도 동시에 변경되는 것을 볼 수 있습니다.

软链接

准确来说叫符号链接（symbolic link），一般又叫软链接（soft link）。与硬链接共用一个inode不同，软链接会创建新的inode，并指向源文件。可以理解软链接就是windows系统中的桌面快捷方式。

创建软链接的命令和硬链接很像，多了-s参数：ln -s ：

ln -s test.txt test_symbolic.txt

对应的nodejs的fs.symlink方法。

创建软链接之后：

源文件inode的链接数还是1，创建了新的inode，软链接指向源文件。

执行ls -li看一下：

可以看到，软链接的inode number跟源文件的不一样，权限一列开头为小写L，表示软链，链接数为1，大小为8个字节。没错，软链文件也有大小，不过一般很小，毕竟只是一个快捷方式。

对比

文件重命名或文件移动

文件重命名和文件移动对于Linux系统来说都是文件绝对路径的更改。对硬链接来说，文件重命名或文件移动不会改变链接指向，而对软链接来说，文件重命名或文件移动则使链接断开，这时通过软链接修改文件内容时会重新创建一个新的inode，跟原文件名和文件数据块关联。

文件删除

rm命令或者nodejs的unlink其实是将inode的链接数减1。对于前文的硬链接，删除test_hard.txt使得inode1的链接数变成1，当链接数变成0时，系统就会释放掉这个inode，之后再创建的新文件就可以使用该inode的inode number了。这时没有inode指向文件数据block，所以文件找不到了。但实际上文件数据还存在硬盘中，所以经常能看到网上有一些帮助恢复误删的文件的工具。软链接inode链接数为1，删除软链接则系统释放该inode。

链接文件和文件夹

软链接可以链接文件和文件夹，但硬链接只能链接文件。

不同文件系统创建链接

软链接可以跨不同的文件系统创建，但是硬链接不行，因为硬链接是共用一个inode，而不同的文件系统有不同的inode table。

应用场景

硬链接

• 文件备份：为了防止重要的文件被误删，文件备份是一种好的办法，但拷贝文件会带来磁盘空间的消耗。硬链接能不占用磁盘空间实现文件备份。

• 文件共享：多人共同维护同一份文件时，可以通过硬链接的方式，在私人目录里创建硬链接，每个人的修改都能同步到源文件，但又避免某个人误删就丢掉了文件的问题。

• 文件分类：不同的文件资源需要分类，比如某个电影即是的分类是外国、悬疑，那我们可以在外国的文件夹和悬疑的文件夹里分别创建硬链接，这样可以避免重复拷贝电影浪费磁盘空间。有人可能说，使用软链接不也可以吗？是的，但不太好。因为一旦源文件移动位置或者重命名，软链接就失效了。

软链接

• 快捷方式：对于路径很深的文件，查找起来不太方便。利用软链接在桌面创建快捷方式，可以迅速打开并编辑文件。

• 灵活切换程序版本：对于机器上同时存在多个版本的程序，可以通过更改软链接的指向，从而迅速切换程序版本。这里提到了python版本的切换可以这么做。

• 动态库版本管理：不是很懂，具体可以看这里。

总结

Linux系统通过inode管理文件，inode存储着文件字节数、文件权限、链接数、数据block位置等信息。

硬链接与源文件共用inode，除了文件名不同，其他与源文件一样。不能对文件夹创建硬链接，不能对不同的文件系统的文件创建硬链接。

软链接类似于windows的快捷方式，有独立的inode。可以对文件夹或不同文件系统的文件创建软链接。

硬链接和软链接修改文件内容都会同步到源文件，因为本质上它们都是指向源文件的数据block。

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