fs.symlink、 ln、ln -s的详解与应用分析

2024-01-30 19:54:46

inode

在讲解软/硬链接之前，先了解一个 linux 系统中重要的概念 inode 。众所周知，文件存储在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做 "扇区"（ Sector,每个扇区存储 512 字节）.操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，因为这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区,这种一次性读取的连续多个扇区就是"块"( block )。这种由多个扇区组成的"块"，是文件存取的最小单位。"块"的大小，最常见的是 4KB，即连续八个 sector 组成一个 block。

文件数据都储存在 "块" 中，那么很显然，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做 inode ，中文译名为 "索引节点"。

注意：我们打开一个一个文件时，系统首先找到文件名对应的 inode 号码，然后通过 inode 号码获取inode 信息，然后根据 inode 信息中的文件数据所在 block 读出数据。

上述概念的文章内容比较多，不太容易记忆，看图！

inode 中包括了哪些内容？

inode包含文件的元信息，具体来说有以下内容：

文件的字节数
文件拥有者的User ID
文件的 Group ID
文件的读、写、执行权限
文件的时间戳，共有三个：ctime 指 inode上一次变动的时间，mtime 指文件内容上一次变动的时间，atime 指文件上一次打开的时间。
链接数，即有多少文件名指向这个 inode
文件数据 block 的位置

linux 命令如何获取一个文件的 inode 信息

可以直接使用 linux 命令 stat 查看某个文件的 inode 信息

stat example.js

输出信息

koala node % stat example.js
16777223 11904170 -rw-r--r-- 1 koala staff 0 0 "Mar 24 13:46:08 2021" "Mar 24 13:46:08 2021" "Mar 24 13:46:26 2021" "Mar 24 13:46:08 2021" 4096 0 0x40 example.js

Node.js 中如何获取一个文件的 inode 信息

在 Node.js 中，fs 提供了 stat 函数查看相关信息

fs.statSync('./example.js');

输出信息

文件信息 Stats {
  dev: 16777223,
  mode: 33188,
  nlink: 1,
  uid: 501,
  gid: 20,
  rdev: 0,
  blksize: 4096,
  ino: 11904170,
  size: 0,
  blocks: 0,
  atimeMs: 1616564768255.48,
  mtimeMs: 1616564768255.48,
  ctimeMs: 1616564786778.5532,
  birthtimeMs: 1616564768255.48,
  atime: 2021-03-24T05:46:08.255Z,
  mtime: 2021-03-24T05:46:08.255Z,
  ctime: 2021-03-24T05:46:26.779Z,
  birthtime: 2021-03-24T05:46:08.255Z
}

每一个 inode 都有一个唯一的标识码，上面的输出信息中 ino 就是 inode 的唯一标识码，在 linux 系统内部使用 inode 的标识码来识别文件，并不使用文件名。之前系的

在 linux 系统中，目录也是一种文件。目录文件包含一系列目录项，每一个目录项由两部分组成：所包含文件的文件名，以及文件名对应的 inode 标识码。我们可以使用 ls -i 来列出目录中的文件以及所有的 inde 标识码。这里也可以解释可能小伙伴们觉得说不通的问题，仅修改目录的读权限，并不能实现读取目录下所有文件内容的原因，最后需要通过递归目录下的文件来进行修改。

软链接与硬链接

什么是软链接(soft link,也叫符号链接)

软链接类似于 Window 中的 “快捷方式” 。创建软链接会创建一个新的 inode，比如为文件 a 创建了软链接文件b，文件 b 内部会指向 a 的 inode。当我们读取文件b的时候，系统会自动导向文件 a ，文件 b 就是文件 a 软连接(或者叫符号链接)。

访问：创建了软链接后我们就可以使用不同的文件名访问相同的内容，
修改：修改文件 a 的内容，文件 b 的内容也会发生改变，对文件内容的修改向放映到所有文件。
删除：当我们删除源文件 a 时，在访问软连接文件b是，会报错 "No such file or directory"

可以直接使用 linux 命令 ln -s source target 来创建软链接(注意：表示 target "指向" source）

ln -s ./target/a.js b.js

执行 shell 命令后，会出现 b.js 文件，软链接创建成功。

Node.js 中创建软链接

基础用法

Node.js 官方文档提供了 symlinkSync 函数创建软链接。

fs.symlinkSync(target,path,type)

target <string> | <Buffer> | <URL>   // 目标文件
path <string> | <Buffer> | <URL>  // 创建软链对应的地址
type <string>

它会创建名为 path 的链接，该链接指向 target。type 参数仅在 Windows 上可用，在其他平台上则会被忽略。它可以被设置为 'dir'、 'file' 或 'junction'。如果未设置 type 参数，则 Node.js 将会自动检测 target 的类型并使用 'file' 或 'dir'。如果 target 不存在，则将会使用 'file'。Windows 上的连接点要求目标路径是绝对路径。当使用 'junction' 时， target 参数将会自动地标准化为绝对路径。

使用示例

const res = fs.symlinkSync('./target/a.js','./b.js');

这段代码的意思是为创建一个软链接 b.js 指向了文件 ./targert/a.js,当 a.js 中的内容发生变化时，b.js 文件也会发生相同的改变。

⚠️注意：如果对目录创建软链接，方法中第三个参数需要传'dir'(虽然第三个参数只在windows下生效，这样传递可以确保跨平台不会出现问题): fs.symlink(target,path,'dir')

上面讲解了 linux 和 Node.js 创建软链接的两种方式，认真看的小伙伴可能发现问题，为什么 Node.js 中 fs.symlink(target,path) 和 shell 命令中的 ln -s source target 两个参数好像是反的呢，是不是会有这样的疑问？

其实如果前面的小例子你都尝试了，会发现后面传递的两个参数顺序实际是一致的，都是让后面新建的的"指向=>"前面的哦！

什么是硬链接(hard link)

一般情况，一个文件名"唯一"对应一个 inode。但是 linux 允许多个文件名都指向同一个 inode。表示我们可以使用不同对文件名访问同样的内容；对文件内容进行修改将放映到所有文件；删除一个文件不影响另一个文件对访问。这种机制就被称为"硬链接"

硬链接的创建

可以直接使用 linux 命令 ln source target 来创建硬链接（注意：source 已存在的文件，target 是将要建立的链接）

ln ./target/a.js c.js

执行 shell 命令后，会出现 c.js 文件，硬链接创建成功。

与软连接不同，只能给文件建立硬链接，不能给目录建立硬链接。并且source文件必须存在，否则创建硬链接时会报错。

删除一个文件不会影响另一个文件的访问。原因是什么？实际上，文件 inode 中还有一个链接数的信息，每多一个文件指向这个 inode，该数字就会加 1，每少一个文件指向这个 inode，该数字就会减 1，当值减到 0，系统就自动回收 inode 及其对应的 block 区域。很像是一种引用计数的垃圾回收机制。

当我们对某个文件建立了硬链接后，对应的 inode 的链接数会是``2（原文件本身已经有一个指向），当删除一个文件时，链接数变成1`，并没达到回收的条件，所以我们还是可以访问文件。

软链接与硬链接对比分析总结

使用 ln source target 建立硬链接；使用 ln -s source target 建立软链接
硬链接不会创建额外 inode，和源文件共用同一个 inode；软链接会创建额外一个文件（额外 inode），指向源文件的 inode
建立硬链接时，source 必须存在且只能是文件；建立软链接时，source 可以不存在而且可以是目录
删除源文件不会影响硬链接文件的访问（因为 inode 还在）；删除源文件会影响软链接文件的访问（因为指向的 inode 已经不存在了）
对于已经建立的同名链接，不能再次建立，除非删掉或者使用 -f 参数

应用场景

npm link

npm link 的原理也是通过软链来实现的。当我们想要调试本地开发的 npm 模块包(还没有发布或者修改了一些内容)时，需要使用 npm link 来进行调试举个例子:

有两个项目 create-mono-repo 和 create-mono-repo-testCli在 create-mono-repo 项目节点下执行 npm link成功后 ,在 create-mono-repo-testCli 项目目录下执行 npm link create-mono-repo 这样就可以完成调试了

lerna

lerna 创建的项目, packages 目录下各模块互相依赖也是基于 fs.symlinkSync 创建软链接实现的。

具体实现代码和地址如下:

function createSymbolicLink(src, dest, type) {
  log.silly("createSymbolicLink", [src, dest, type]);

  return fs
    .lstat(dest)
    .then(() => fs.unlink(dest))
    .catch(() => {
      /* nothing exists at destination */
    })
    .then(() => fs.symlink(src, dest, type));
}

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