很久之前就知道硬链接（hard link）和软连接（soft link）的存在，但是一直搞不清它们之间的区别，今天 Google 到一篇文章，通俗易懂地解决了我心头的疑惑。英文 ok 的童鞋可以直接看 原文 。

Linux 文件系统使用一个叫作 inode 的结构，存储一个文件中除了文件名和文件数据的所有信息，包括文件大小，所有者，读写权限等内容。同时 inode 存储了该文件数据存放的地址。

                               .---------------> ! data ! ! data ! etc
                              /                  +------+ !------+
        ! permbits, etc ! data addresses !
        +------------inode---------------+

inode 不存储文件名信息，则需要有另外一个数据结构存储文件名与其对应的 inode 。这个结构在 ext2 里称为目录实体（directory entry）。

                         .--------------> ! permbits, etc ! addresses !
                        /                 +---------inode-------------+
        ! filename ! inode # !
        +--------------------+

有了上面简单的预备知识后，我们可以开始解释软连接和硬链接了。

硬链接

硬链接就是目录实体结构中，两个不同的文件名拥有同一个 inode。

        ! filename ! inode # !
        +--------------------+
                        \
                         >--------------> ! permbits, etc ! addresses !
                        /                 +---------inode-------------+
        ! othername ! inode # !
        +---------------------+

这样意味着硬链接的两个文件拥有相同的 User ID, Group ID, 读写权限，同时文件数据的位置也是一样的。

软连接

软连接的概念相对抽象。软连接文件的 inode 与目标文件不一致，它有自己的 inode ，也有自己独有的数据，这个数据即是所指向的目标文件的路径。

        ! filename ! inode # !
        +--------------------+
                        \
                         .-------> ! permbits, etc ! addresses !
                                   +---------inode-------------+
                                                      /
                                                     /
                                                    /
    .----------------------------------------------'
   ( 
    '-->  !"/path/to/some/other/file"! 
          +---------data-------------+
                  /                      }
    .~ ~ ~ ~ ~ ~ ~                       }-- (redirected at open() time)
   (                                     }
    '~~> ! filename ! inode # !
         +--------------------+
                         \
                          '------------> ! permbits, etc ! addresses !
                                         +---------inode-------------+
                                                            /
                                                           /
     .----------------------------------------------------'
    (
     '->  ! data !  ! data ! etc.
          +------+  +------+ 

打开软链接文件时，会通过该文件的数据得知目标文件的地址，自动重定向到目标文件。

实验验证

通过 mkdir 建立一个新目录 directory ，在 directory 的父目录下执行 ls -lia 指令：

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$ ls -lia
319519 drwxr-xr-x 24 onlyice onlyice  4096 Jan  4 22:26 .
262146 drwxr-xr-x  3 root    root     4096 Jan  4 18:41 ..
319669 drwxr-xr-x  2 onlyice onlyice  4096 Jan  4 22:26 directory

ls 指令表示列出当前目录的文件，开启 l 选项输出详细信息，i 输出 inode 信息（第一列），a 表示目录 ., .. 的信息也一并输出。可以看到目录也分配有一个 inode。

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$ cd directory
$ echo "This is a file" > basic.file
$ ls -lia
319669 drwxr-xr-x  2 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:49 .
319519 drwxr-xr-x 24 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:26 ..
269019 -rw-r--r--  1 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 basic.file

此时可以看到，新建的文件 basic.file 分配了 inode 269019。留意当前目录 . 的 inode，与上一个输出对比，发现了什么？接下来我们创建一个硬链接文件：

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$ ln basic.file hardlink.file
$ ls -lia
319669 drwxr-xr-x  2 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:49 .
319519 drwxr-xr-x 24 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:26 ..
269019 -rw-r--r--  2 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 basic.file
269019 -rw-r--r--  2 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 hardlink.file

可以发现新创建的 hardlink.file 文件与 basic.file 文件有着相同的 inode ，同时读写权限一致文件长度也相同（15 字节）。第三列的数字由 1 变成 2，表示的是该 inode 的引用次数。试着改变一下文件权限：

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$ chmod a+w basic.file
$ ls -lia
319669 drwxr-xr-x  2 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:49 .
319519 drwxr-xr-x 24 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:26 ..
269019 -rw-rw-rw-  2 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 basic.file
269019 -rw-rw-rw-  2 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 hardlink.file

hardlink.file 也随之改变。现在试试建立一个软连接：

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$ ln -s basic.file softlink.file
$ ls -lia
319669 drwxr-xr-x  2 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:49 .
319519 drwxr-xr-x 24 onlyice onlyice 4096 Jan  4 22:26 ..
269019 -rw-rw-rw-  2 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 basic.file
269019 -rw-rw-rw-  2 onlyice onlyice   15 Jan  4 22:45 hardlink.file
269011 lrwxrwxrwx  1 onlyice onlyice   10 Jan  4 22:49 softlink.file -> basic.file

softlink.file 的 inode 与其他两个文件都不同，而且其文件大小为 10 字节。虽然不知道怎样查看它的数据内容，但是 10 字节的大小不难看出应该是什么，留给读者自行思考。

现在尝试删掉 basic.file ，看看 hardlink.file 和 softlink.file 的访问情况：

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$ cat hardlink.file 
This is a file
$ cat softlink.file 
cat: softlink.file: No such file or directory

softlink.file 需要 basic.file 的 inode 信息才可以完成对文件数据的读取，而 hardlink.file 不需要。此时 hardlink.file 的 inode 中的引用计数降为 1 ，当 inode 引用次数为 0 时，文件系统便可以回收该文件数据存储区域的空间。

另外，值得一提的是，使用系统调用 fopen() 时会增加该文件的引用计数。即使此时删掉该文件的目录实体，也可以通过文件描述符获得该文件信息。下面一段 C 代码展示了这个用途：

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FILE *fp;

fp = fopen("some.hidden.file","w");
unlink("some.hidden.file"); /* deletes the filename part */

/* some.hidden.file no longer has a filename and is truely hidden */
fprintf(fp,"This data won't be found\n"); /* access the data part */
/*etc*/
fclose(fp); /* finally release the data part */

最后提个简单的问题，Windows 上的软连接是怎样的形式？