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学习 Linux,101

创建和更改硬链接和符号链接

为同一个文件使用多个名称

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此内容是该系列 # 部分中的第 # 部分: 学习 Linux,101

敬请期待该系列的后续内容。

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概述

在本教程中,学习创建和管理硬链接和符号链接。学习:

  • 创建硬或软链接
  • 识别链接并知道它们的类型
  • 理解复制与链接文件之间的区别
  • 使用链接执行系统管理任务

本教程将帮助您针对 Linux Server Professional (LPIC-1) 考试 101 的主题 104 中的目标 104.6 进行应考准备。该目标的权重为 2。

链接简介

在存储设备上,文件或目录包含在一些数据块中。有关某个文件的信息包含在一个 inode 中,它记录了所有者、最后访问该文件的时间、文件的大小、它是否是目录,以及谁可以读取或写入它等信息。inode 编号也称为 文件序列号 ,该编号在特定文件系统内是唯一的。一个 目录条目 包含一个文件或目录的名称,以及用来存储该文件或目录的信息的 inode 的指针。

链接 只是一个针对文件或目录的额外的目录条目,允许为同一个实体使用两个或更多名称。

前提条件

要从本系列教程中获得最大收获,您应该拥有 Linux 的基本知识和一个正常工作的 Linux 系统,您可以在这个系统上实践本教程中包含的命令。除非另行说明,本教程中的示例使用的均为 CentOS 6 和 2.6.-504 内核。

有时程序的不同版本将得到不同的输出格式,所以您的结果可能并不总是与这里给出的清单和图完全相同。具体地讲,我展示的许多输出都高度依赖于我们的系统上已安装的包。您自己的输出可能非常有所不同,但您应能够发现重要的共性。

创建链接

硬链接 是指向 inode 的目录条目,而 软链接符号链接 是指向提供另一个目录条目的名称的 inode 的目录条目。存储第二个名称的准确机制可能依赖于文件系统和名称的长度。符号链接也称为 symlink

您可以只为文件创建硬链接,而不为目录创建硬链接。一个例外是一个包含该目录和它的父目录(. 和 ..)的目录中的特殊目录条目,它们是维护子目录数量的硬链接。因为硬链接指向 inode,而且 inode 仅在特定的文件系统内是唯一的,所以硬链接不能跨文件系统使用。如果一个文件有多个硬链接,那么只在指向该 inode 的最后一个链接被删除,而且链接数量变为 0 时,才会删除该文件。

软链接或 symlink 仅按名称指向另一个文件或目录,而不是按 inode。软链接可以跨越文件系统边界进行使用。删除软链接不会删除目标文件或目录,删除目标文件或目录也不会自动删除任何软链接。

首先让我们看看如何创建硬和软链接。在本教程后面,我们将介绍识别和使用我们在这里创建的链接的方式。

硬链接

使用 ln 命令创建现有文件的额外的硬链接(但不能是目录,即使系统将 . 和 .. as 设置为硬链接)。

清单 1 展示了如何创建一个包含两个文件和一个子目录的目录,其中包含 file1 的两个硬链接,一个位于同一个目录中,另一个位于子目录中。我们向 file1 添加一个词,然后向 file3 添加另一个词,并在子目录中显示该链接的内容,以表明所有链接确实都指向相同的数据。

清单 1. 创建硬链接
 [ian@atticf22 ~]$ mkdir -p lpi104-6/subdir
 [ian@atticf22 ~]$ touch lpi104-6/file1
 [ian@atticf22 ~]$ touch lpi104-6/file2
 [ian@atticf22 ~]$ ln lpi104-6/file1 lpi104-6/file3
 [ian@atticf22 ~]$ ln lpi104-6/file1 lpi104-6/subdir/file3sub
 [ian@atticf22 ~]$ echo "something" > lpi104-6/file1
 [ian@atticf22 ~]$ echo "else" >> lpi104-6/file3
 [ian@atticf22 ~]$ cat lpi104-6/subdir/file3sub
 something 
 else

如果尝试创建跨文件系统或针对目录的硬链接,则会获得错误。清单 2 显示我的主目录和 research 目录在不同的文件系统上,而且跨这些文件系统创建硬链接的尝试失败了,与创建 lpi104-6 目录的硬链接的尝试一样。

清单 2. 硬链接创建失败
 [ian@atticf22 ~]$ df . research
 Filesystem     1K-blocks     Used Available Use% Mounted on 
 /dev/sda5       71168700 31642752  35887712  47% / 
 /dev/sdb3       60326992 30677592  26578276  54% /home/ian/research 
 [ian@atticf22 ~]$ mkdir -p research/lpi104-6/
 [ian@atticf22 ~]$ ln lpi104-6/file1 research/lpi104-6/file3
 ln: failed to create hard link ‘ research/lpi104-6/file3 ’ => 
‘ lpi104-6/file1 ’ : Invalid cross-device link 
 [ian@atticf22 ~]$ ln lpi104-6 lpidir104-6
 ln: ‘ lpi104-6 ’ : hard link not allowed for directory

软链接

使用 ln 命令和 -s 选项来创建软链接。软链接使用文件或目录名称,这些名称可能是相对或绝对的。如果使用相对名称,您可能希望当前工作目录是您创建链接的目录。否则,您创建的链接将是文件系统中的另一个位置相对的链接。

清单 3 展示了为我们刚创建的 file1 创建软链接的两种方式,以及如何创建软链接,而不是创建在 清单 2中失败的两个硬链接。

清单 3. 创建软链接
 [ian@atticf22 ~]$ # Create symlink using absolute paths
 [ian@atticf22 ~]$ ln -s ~/lpi104-6/file1 ~/lpi104-6/file4
 [ian@atticf22 ~]$ # Create symlink using relative paths
 [ian@atticf22 ~]$ cd lpi104-6/
 [ian@atticf22 lpi104-6]$ ln -s file1 file5
 [ian@atticf22 lpi104-6]$ cd ..
 [ian@atticf22 ~]$ # Create symlink across file systems
 [ian@atticf22 ~]$ mkdir -p ~ian/research/lpi104-6
 [ian@atticf22 ~]$ ln -s ~/lpi104-6/file1 ~ian/research/lpi104-6/file4
 [ian@atticf22 ~]$ # Create symlink for directory
 [ian@atticf22 ~]$ ln -s lpi104-6 lpidir104-6

与之前一样,您可以使用任何链接或目标文件名来引用该文件或目录。清单 4 显示了一些例子。

清单 4. 使用软链接
 [ian@atticf22 ~]$ echo "another line" >> ~ian/research/lpi104-6/file
 [ian@atticf22 ~]$ # cat a symlink
 [ian@atticf22 ~]$ cat lpi104-6/file5
 something 
 else 
 [ian@atticf22 ~]$ # cat a hard link
 [ian@atticf22 ~]$ cat lpi104-6/file1
 something 
 else 
 [ian@atticf22 ~]$ # display directory contents using symlink
 [ian@atticf22 ~]$ ls lpidir104-6
 file1  file2  file3  file4  file5  subdir

在创建链接时,让我们在工作目录 不是我们想要存放链接的目录时使用相对路径创建一个链接。下一节将介绍如何实现此目的。

清单 5. 创建不良的软链接
 [ian@atticf22 ~]$ ln -s lpi104-6/file1 lpi104-6/file6

识别链接

在上一节中,您了解了如何创建链接,但不知道如何区分您创建的链接。现在让我们讨论一下这个主题。

查找信息

在许多系统上,ls 命令等同于 ls --color=auto ,它以不同颜色打印不同类型的文件系统对象。如果使用此选项,可能使用蓝绿色文本来显示 symlink,如 图 1中所示。

图 1. 使用 ls 的 --colors 选项来识别链接
使用 ls 的  --colors 选项来识别链接
使用 ls 的 --colors 选项来识别链接

在旧配置上,可能使用深蓝色背景来显示硬链接。这些颜色可使用 dircolors 程序来配置。如果要自定义您的终端外观,您可能希望更改 ls 的一些输出的颜色。清单 6显示了一种在 Fedora 22 系统上获得硬链接的蓝色背景的方式,而 图 2 则显示了结果。使用手册页进一步理解该示例。

清单 6. 使用 dircolors 为硬链接设置一种蓝色背景
 [ian@atticf22 ~]$ # Save a copy of dircolors defaults
 [ian@atticf22 ~]$ dircolors -p > dircolors-defaults
 [ian@atticf22 ~]$ grep MULTI dircolors-defaults 
 MULTIHARDLINK 00 # regular file with more than one link 
 [ian@atticf22 ~]$ # Change MULTIHARDLINK to blue background 
 [ian@atticf22 ~]$ sed -e'/MULTI/s/00/00;44/' dircolors-defaults > dircolors-new 
 [ian@atticf22 ~]$ grep MULTI dircolors-new 
 MULTIHARDLINK 00;44 # regular file with more than one link 
 [ian@atticf22 ~]$ # Set the new colors for the current terminal session 
 [ian@atticf22 ~]$ eval $(dircolors dircolors-new )
图 2. 使用蓝色背景来标识硬链接
使用 ls 的  --colors 选项来识别链接
使用 ls 的 --colors 选项来识别链接

对于能够区分颜色的视力正常的人而言,颜色可能很方便,但它们对其他人没多大用处,对 shell 脚本或程序肯定也没多大用处。没有颜色,就需要更多的信息,比如使用 ls -l 通过一个长清单所提供的信息。在 清单 7中,我们为第一个示例显式禁用了颜色输出,但您也可以像我们对另外两个示例所做的一样显式调用 /bin/ls 命令。

清单 7. 识别链接
 [ian@atticf22 ~]$ ls --color=none -lR lpi104-6
 lpi104-6: 
 total 12 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file1 
 -rw-rw-r--. 1 ian ian    0 Aug  9 14:19 file2 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file3 
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian   24 Aug  9 14:26 file4 -> /home/ian/lpi104-6/file1 
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian    5 Aug  9 14:26 file5 -> file1 
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian   14 Aug  9 14:34 file6 -> lpi104-6/file1 
 drwxrwxr-x. 2 ian ian 4096 Aug  9 14:19 subdir 

 lpi104-6/subdir: 
 total 4 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian 15 Aug  9 14:19 file3sub 
 [ian@atticf22 ~]$ /bin/ls -l ~ian/research/lpi104-6/file4
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian 24 Aug  9 14:27 /home/ian/research/lpi104-6/file4 -> /home/ian/lpi104-6/file1 
 [ian@atticf22 ~]$ /bin/ls -l lpidir104-6
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian 8 Aug  9 14:27 lpidir104-6 -> lpi104-6

输出的第二列是一个链接计数,显示了此文件的硬链接数,所以我们知道 file1、file3 和 file3sub 都拥有多个指向它们表示的对象的硬链接。我们仍没有足够的信息来知道它们都表示同一个对象。如果您删除一个链接数大于 1 的文件,inode 中的链接数会减 1,但该文件只在链接数变为 0 时才会删除。同一个文件的其他所有硬链接将显示一个现在减去了 1 的链接数。

在输出的第一列中,您会看到第一个字符是表示符号链接的 “l”(L 的小写形式)。您还会看到在 -> 字符后显示了链接的目标。例如,file4 -> /home/ian/lpi104-6/file1。另一个提示是,该大小是链接目标的名称中的字符数。请注意,对于符号链接,目录清单中的链接数没有更新。删除该链接不会影响目标文件。Symlink 不会阻止文件被删除。如果目标文件被移动或删除,那么 symlink 将被破坏。出于这个原因,许多系统在目录清单中使用了颜色,通常使用淡蓝色表示正常链接,使用红色表示被破坏的链接。

您可以使用 ls 命令的 -i 选项来显示文件和目录条目的 inode 数量。清单 8同时给出了我们的 lpi104-6 目录的短和长输出。

清单 8. 显示 inode 信息
 [ian@atticf22 ~]$ ls -i lpi104-6
 1988884 file1  1988884 file3  1988892 file5  1988605 subdir 
 1988886 file2  1988885 file4  1988891 file6 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -il lpi104-6
 total 12 
 1988884 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file1 
 1988886 -rw-rw-r--. 1 ian ian    0 Aug  9 14:19 file2 
 1988884 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file3 
 1988885 lrwxrwxrwx. 1 ian ian   24 Aug  9 14:26 file4 -> /home/ian/lpi104-6/file1 
 1988892 lrwxrwxrwx. 1 ian ian    5 Aug  9 14:26 file5 -> file1 
 1988891 lrwxrwxrwx. 1 ian ian   14 Aug  9 14:34 file6 -> lpi104-6/file1 
 1988605 drwxrwxr-x. 2 ian ian 4096 Aug  9 14:19 subdir

您还可以使用 find 命令,使用 -type l 查找表达式来搜索符号链接,如 清单 9中所示。

清单 9. 使用 find 查找 symlink
 [ian@atticf22 ~]$ find lpi104-6 research/lpi104-6 -type l
 lpi104-6/file4 
 lpi104-6/file6 
 lpi104-6/file5 
 research/lpi104-6/file4

破坏的 symlink

清单 5 中,我们声明要创建一个不良的软链接。这是破坏的 symlink 的一个示例。因为硬链接始终指向一个表示文件的 inode,所以它们始终有效。但是,symlink 可能出于许多原因而遭到破坏,包括:

  • 在创建链接时,链接的原始文件或目标不存在(就像 清单 5 中一样)。
  • 链接的目标被删除或重命名。
  • 目标的路径中的某个元素被删除或重命名。

所有这些条件都不会抛出错误,所以您需要仔细考虑您在创建 symlink 时可能发生了什么情况。具体地讲,对于绝对或相对路径的选择,可能受到您希望链接的对象在链接生存期中发生什么的影响。

如果您使用颜色输出,破坏的 symlink 可能在黑色背景上显示为红色文本,就像 图 1 中的 file6 的情况一样。否则,您需要使用 ls-H-L 选项来取消引用该链接,并提供有关目标的信息。-H 选项在命令行上取消引用链接,-L 选项取消引用显示中包含的附加链接。清单 10演示了来自这两个选项的输出中的区别。

清单 10. 使用 ls -H 和 ls -L 取消引用链接
 [ian@atticf22 ~]$ /bin/ls -lH lpidir104-6
 total 12 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file1 
 -rw-rw-r--. 1 ian ian    0 Aug  9 14:19 file2 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file3 
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian   24 Aug  9 14:26 file4 -> /home/ian/lpi104-6/file1 
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian    5 Aug  9 14:26 file5 -> file1 
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian   14 Aug  9 14:34 file6 -> lpi104-6/file1 
 drwxrwxr-x. 2 ian ian 4096 Aug  9 14:19 subdir 
 [ian@atticf22 ~]$ /bin/ls -lL lpidir104-6
 /bin/ls: cannot access lpidir104-6/file6: No such file or directory 
 total 20 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file1 
 -rw-rw-r--. 1 ian ian    0 Aug  9 14:19 file2 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file3 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file4 
 -rw-rw-r--. 3 ian ian   15 Aug  9 14:19 file5 
 l?????????? ? ?   ?      ?            ? file6 
 drwxrwxr-x. 2 ian ian 4096 Aug  9 14:19 subdir

请注意,错误消息表明 file6 不存在,另请注意针对它的包含所有 “?” 字符的输出,它们同样表明该文件不存在。

关于破坏的符号链接,还要说明最后一点。读取该文件的尝试将失败,因为它不存在。但是,如果您拥有目标文件的合适权限,写入它的尝试将有效,如 清单 11中所示。请注意,我们需要在写入该文件之前创建 lpi104-6/lpi104-6。

清单 11. 读取和写入一个破坏的 symlink
 [ian@atticf22 ~]$ cat lpi104-6/file6
 cat: lpi104-6/file6: No such file or directory 
 [ian@atticf22 ~]$ echo "Testing file6" > lpi104-6/file6
 bash: lpi104-6/file6: No such file or directory 
 [ian@atticf22 ~]$ mkdir lpi104-6/lpi104-6
 [ian@atticf22 ~]$ cat lpi104-6/file6
 cat: lpi104-6/file6: No such file or directory 
 [ian@atticf22 ~]$ echo "Testing file6" > lpi104-6/file6
 [ian@atticf22 ~]$ cat lpi104-6/file6
 Testing file6 
 [ian@atticf22 ~]$ ls lpi104-6/lpi104-6
 file1 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l lpi104-6/file6
 lrwxrwxrwx. 1 ian ian 14 Aug  9 14:34 lpi104-6/file6 -> lpi104-6/file1

谁链接到我?

要确定哪些文件是一个特定 inode 的硬链接,可以使用 find 命令和 -samefile 选项及一个文件名,或者 -inum 选项及一个 inode 编号,如 清单 12 中所示。

清单 12. 查找同一个文件的硬链接
 [ian@atticf22 ~]$ find lpi104-6 -samefile lpi104-6/file1
 lpi104-6/file1 
 lpi104-6/file3 
 lpi104-6/subdir/file3sub 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -i lpi104-6/file1
 1988884 lpi104-6/file1 
 [ian@atticf22 ~]$ find lpi104-6 -inum 1988884
 lpi104-6/file1 
 lpi104-6/file3 
 lpi104-6/subdir/file3sub

要查找哪些文件通过符号链接而链接到一个特定文件,可以使用 find 命令和 -lname 选项及一个文件名,如 清单 13 所示。链接可以使用相对或绝对路径,所以您可能希望在名称中放入一个前导的星号来找到所有匹配结果。

清单 13. 查找一个文件或目录的符号链接
 [ian@atticf22 ~]$ find lpi104-6 research/lpi104-6 -lname "*file1"
 lpi104-6/file4 
 lpi104-6/file6 
 lpi104-6/file5 
 research/lpi104-6/file4

复制还是链接

根据您想要完成的任务,有时会使用链接,有时复制一个文件可能会更好一些。主要区别在于,链接提供了一个文件的多个名称,而副本会在两个不同的名称下创建两组相同的数据。对于备份和测试用途,肯定会使用副本,您希望试验一个新程序而不让您的操作数据处于风险之中。在需要某个文件(或目录)的别名时(可能用于提供更方面或更短的路径),可以使用链接。在下一节中,我们将介绍链接的其他一些用法。

您已经看到,在更新一个文件时,它所有的链接都会看到更新信息,而复制文件不会这样。您还看到,符号链接可以破坏,后续写入操作可以创建新的文件。请小心使用链接。

链接和系统管理

链接(尤其是符号链接)通常用在 Linux 系统管理中。命令通常具有别名,所以用户不需要知道当前命令的版本号,但在必要的时候,可以使用更长的名称来访问其他版本。如 清单 14所示,python 命令是 python2 的 symlink,python2 本身是 2.7 版的 python2.7 的 symlink。

清单 14. 将命令别名化为一个特定版本
 [ian@atticf22 ~]$ which python
 /usr/bin/python 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/bin/python
 lrwxrwxrwx. 1 root root 7 May 27 14:12 /usr/bin/python -> python2 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/bin/python2
 lrwxrwxrwx. 1 root root 9 May 27 14:12 /usr/bin/python2 -> python2.7 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/bin/python2.7
 -rwxr-xr-x. 1 root root 7120 May 27 14:12 /usr/bin/python2.7

在多个命令名称使用相同的基础代码时,比如存储和重新启动系统的各种命令,其他用途就可以派上用场。有时,一个新命令名称(比如 genisoimage )将取代旧命令名称,但旧名称 (mkisofs) 保持为新命令的链接。一些替代性 工具会广泛使用链接,所以您可以在多个替代性工具中选择一个来用于某条命令,比如 java 。清单 15显示了一些示例。

清单 15. 命令别名的示例
 [ian@atticf22 ~]$ which halt
 /usr/sbin/halt 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/sbin/halt
 lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Jun  9 09:16 /usr/sbin/halt -> ../bin/systemctl 
 [ian@atticf22 ~]$ find /usr/sbin /usr/bin -lname "*/systemctl"
 /usr/sbin/halt 
 /usr/sbin/telinit 
 /usr/sbin/shutdown 
 /usr/sbin/runlevel 
 /usr/sbin/poweroff 
 /usr/sbin/reboot 
 [ian@atticf22 ~]$ which mkisofs
 /usr/bin/mkisofs 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/bin/mkisofs
 lrwxrwxrwx. 1 root root 25 Jun 15 08:02 /usr/bin/mkisofs -> /etc/alternatives/mkisofs 
 [ian@atticf22 ~]$ alternatives --display mkisofs
 mkisofs - status is auto. 
 link currently points to /usr/bin/genisoimage 
 /usr/bin/genisoimage - priority 50 
 slave mkisofs-mkhybrid: /usr/bin/genisoimage 
 slave mkisofs-mkhybridman: /usr/share/man/man1/genisoimage.1.gz 
 slave mkisofs-mkisofsman: /usr/share/man/man1/genisoimage.1.gz 
 Current `best' version is /usr/bin/genisoimage.

库名称通常也使用 symlink 来管理,无论是允许程序在获取当前版本时链接到一般名称,还是管理系统,比如能够运行 32 位程序的 64 位系统。清单 16显示了一些示例。请注意,一些情况会使用绝对路径,而另一些情况会使用相对路径。

清单 16. 库链接
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/lib*/libm.so*
 lrwxrwxrwx. 1 root root 21 Feb 23 10:31 /usr/lib64/libm.so -> ../../lib64/libm.so.6 
 lrwxrwxrwx. 1 root root 12 Feb 23 10:33 /usr/lib64/libm.so.6 -> libm-2.21.so 
 lrwxrwxrwx. 1 root root 12 Feb 23 10:35 /usr/lib/libm.so.6 -> libm-2.21.so 
 [ian@atticf22 ~]$ find  /usr/lib/ /usr/lib64/ -lname "*libstdc++*"
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/5.1.1/libstdc++.so 
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/5.1.1/32/libstdc++.so 
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/5.1.1/32/libstdc++.a 
 /usr/lib64/libstdc++.so.6 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/lib64/libstdc++.so.6
 lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Jun 18 06:52 /usr/lib64/libstdc++.so.6 -> libstdc++.so.6.0.21 
 [ian@atticf22 ~]$ ls -l /usr/lib64/libwbclient*
 lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Jul  1 10:37 /usr/lib64/libwbclient.so.0 -> libwbclient.so.0.12 
 lrwxrwxrwx. 1 root root 40 Jul  1 10:37 /usr/lib64/libwbclient.so.0.12 -> 
 /etc/alternatives/libwbclient.so.0.12-64

有关链接的更多信息,请参阅 ln 和您在本教程中看到的其他命令的手册页。


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