Жесткие и символьные ссылки

Индексный дескриптор

Для пользователя файл – это область данных на диске, к которой можно обратиться через имя файла. Однако в операционных системах на базе ядра Linux вся информация о файле привязана не к его имени, а так называемому числовому индексному дескриптору. У каждого файла есть свой уникальный индексный дескриптор, к которому привязаны сведения об этом файле: в каких блоках диска хранится его содержимое, размер, время создания, модификации и др.

Индексные дескрипторы файлов хранятся в специальной таблице. Каждый логический и физический диск имеет собственную таблицу дескрипторов.

Именно номер индекса является истинным именем файла в системе. Мы можем их увидеть с помощью ключа -i команды ls.

Жесткие ссылки

Поскольку индексные дескрипторы представляют собой номера, а файлов в операционной системе обычно очень много, то искать файл по его индексу было бы неудобно: человеку работать с осмысленными словами куда удобнее, чем с длинными числами. Поэтому любому файлу в системе обычно дается осмысленное словесное имя, которое не содержит информации о файле, а лишь указывает, то есть ссылается, на его дескриптор.

Имя файла, ссылающееся на его индексный дескриптор, называется жесткой ссылкой. Механизм жестких ссылок – это основной способ обращаться к файлу в Unix-подобных операционных системах.

Поскольку файл в операционной системе однозначно определяет только номер его дескриптора, а имя файла является лишь указателем-ссылкой на него, то очевидно таких ссылок можно создать множество. Все они будут указывать на один объект. Результатом этого является то, что у файла в Linux может быть несколько имен.

Для образного сравнения, представим придорожные указатели на какую-нибудь бензоколонку: их много, они находятся в разных местах трассы, но указывают на одну и туже точку местности.

Почему бывает недостаточно одного имени файла? Все дело в удобстве доступа из разных мест файловой структуры, а также в предоставлении доступа. Так одно имя файла может быть в одном каталоге, второе – в другом.

Следствием механизма жестких ссылок Linux является то, что удаление жесткой ссылки на файл не приводит к удалению самого файла из системы при наличии у этого файла других жестких ссылок (имен файла). И это понятно, так как все жесткие ссылки равны между собой, независимо от времени создания, местонахождения в структуре каталогов и др.

Файл будет доступен системе, пока будет существовать хотя бы одна жесткая ссылка на него. В случае удаления всех ссылок, файл удалится из системы, так как станет просто недоступен.

Символьные, или мягкие, ссылки

Несмотря на возможности, которые предоставляют жесткие ссылки, у них есть ограничения:

Последнее означает, что нельзя создать жесткую ссылку на файл находящийся, например, на съемном носителе или другом разделе жесткого диска. Это связано с тем, что каждый носитель имеет собственную таблицу дескрипторов.

Поэтому в операционных системах GNU/Linux поддерживается также механизм мягких ссылок. Часто их называют символьными ссылками. Они представляют собой файлы, указывающие не на индексные дескрипторы, а на имена файлов, т. е. на жесткие ссылки. Мягкая ссылка в Linux аналог ярлыка в Windows.

Поскольку жесткая ссылка указывает непосредственно на индексный дескриптор, а мягкая – только на жесткую ссылку, то если удалить все жесткие ссылки файла, то символьная ссылка работать не будет. Она станет "битой".

На рисунке изображена связь между символьными ссылками и именами файла, а также между именами и индексными дескрипторами. Верхний квадрат соответствует индексному дескриптору файла, квадраты со скругленными углами – именам файла, а круги – символьным ссылкам. Индексный дескриптор файла всегда один, а имен может быть множество. Также может существовать неограниченное количество символьных ссылок на каждое имя файла.

При удалении жесткой ссылки, на имя которой ссылалась символьная, последняя не наследует связь с дескриптором и утрачивает свою работоспособность. Если в данном примере удалить жесткую ссылку с именем logotip, то файлы pic1 и tux станут бесполезны, так как открыть файл 555795 с их помощью уже будет нельзя.

Жесткая ссылка – не копия!

Может показаться, что копирование файлов и создание жестких ссылок почти одно и то же, так как в итоге получаются вроде бы два файла. Однако это абсолютно разные операции, приводящие к разным результатам.

При копировании файла создается новый файл, данные которого записываются в свободное место на диске, и который имеет собственный индексный дескриптор. В случае создания жесткой ссылки, файл по-прежнему остается в единственном числе, появляется лишь дополнительный указатель на него.

На практике это имеет следующие последствия. При внесении изменений в файл, обращение к которому было под одним именем, эти изменения обнаружатся и тогда, когда обращение к файлу произойдет под другим именем. При создании копии файла и последующем изменении данных этой копии, данные первоначального файла, с которого "снималась" копия, не изменятся.

В случае мягких ссылок, хоть и создается новый файл (с собственным индексным дескриптором), но он не содержит данных файла-оригинала, а лишь содержит запись адреса другого файла. Символьная ссылка – особый тип файла Linux.

Курс с ответами к заданиям и дополнительными уроками:
android-приложение, pdf-версия.

Введение в Linux и Bash. Курс