Linux リンク

はじめに

Linux のファイルシステムでは、ファイルは データ本体 と inode で構成される。

• データ本体（データブロック）
  • ファイルの中身そのもの
• inode
  • ファイルのメタデータ

（この記事では「データ本体」という言葉を多用します）

ディレクトリは特別な「ファイル」という扱いになっている。

inode

ファイルのメタデータを管理する構造体。

ファイルやディレクトリごとに作成されるバイナリデータで、inode 番号によって識別される。

ファイルの inode 番号は $ ls -i コマンドで確認できる。

inode 番号を確認する

$ ls -i　

inodeには、以下のような情報が含まれている。

• ファイルの属性
• ファイルの種類（通常ファイル、ディレクトリ、リンクの種類など）
• ファイルのサイズ
• 所有者（ユーザーID、グループID）
• パーミッション
• タイムスタンプ（作成時刻、最終更新時刻、最終アクセス時刻）
• リンク数（ハードリンクの数）
• データ本体への参照

また、ファイル名は inode ではなくディレクトリファイルに保存される。

ファイル名は inode に含まれない

ディレクトリファイルに保存される ファイル名 と inode 番号

ディレクトリファイルのデータ本体には、ディレクトリに含まれるファイル名、サブディレクトリ名、またそれぞれに対応する inode 番号が記録されている。

つまりディレクトリは、ファイル名と inode 番号のマッピング情報を保持する単なるメタデータ「ファイル」と考えることができる。

↓ イメージ ↓

ファイル名	inode番号
file1.txt	12345
file2.txt	12346
dir1	12347

$ ln

link

シンボリックリンクやハードリンクを作成する。

Linux のリンクは、Windows では ショートカット、MacOS では エイリアス と呼ばれる。

-s オプションをつけない場合、ハードリンクを作成することになる。

ハードリンクを作成

$ ln リンク元 ハードリンク

シンボリックリンクを作成

$ ln -s リンク元 ハードリンク

ハードリンク

データ本体への参照を、名前が異なる複数のファイルが共有すること。

ハードリンクを作成したファイルは元のファイルと同じ inode を持つため、ファイルシステム上で完全に等価関係にある。

ハードリンクのリンク元、リンク先ファイルは完全に等価。
リンク元、リンク先は区別できない。

ハードリンクは同じファイルシステム内でしか作成できない。ファイルシステム、マウントポイント、パーティションをまたいだファイル間では作成できない。

ディレクトリに対しても作成できない。

ハードリンクは li コマンドを使用して作成する。

ハードリンクを作成する

$ ln リンク元ファイル名 リンクファイル名 # リンクファイルは存在しないことが前提

ファイルの削除

ハードリンクが作成されたファイルの データ本体 は、リンク数が 0 になるまでは完全には削除されない。

$ rm コマンドを実行した時、内部ではそのファイル名とinodeの紐付けが解除され、これによりリンク数が 1 減少している。さらにリンク数が 0 になった場合にのみ、ファイルのデータ本体とinodeが初めて削除（解放）されている。

ファイルのデータ本体はリンク数が 0 になるまで削除されない

シンボリックリンク

リンク元ファイルへのパスを保持する特殊なファイル。

ハードリンク と異なり、異なるネットワーク、ファイルシステム、パーティション間でも作成できる。

シンボリックリンクは元ファイルのデータ本体ではなく、パスを参照するだけなので、元ファイルが削除されるとリンクは壊れてしまう。

シンボリックリンクを作成する

$ ln -s リンク元ファイル名 リンクファイル名 # リンクファイルは存在しないことが前提

ディレクトリに対しても作成することができる。

ディレクトリにシンボリックリンクを作成する

$ ls -s リンク元ディレクトリ名 リンクディレクトリ名

シンボリックリンクは ls -l コマンド実行時に次のように -> で表示される。パーミッション は rwxrwxrwx と表示されるが、実際にはリンク元のパーミッションが適用される。

シンボリックリンクが設定されたf

$ ls -l
> lrwxrwxrwx 1 kei kei 5 Jan 30 11:33 file1 -> file1

リンクのコピー

ハードリンク、シンボリックリンクをファイルコピーした場合、デフォルトではリンク元ファイル（ファイルの実体）がコピーされる。

ファイルの実体がコピーされる

$ cp リンク コピー先ファイル

ファイルの実体ではなくリンク自体をコピーしたい場合、-d オプションを使用する。

リンク自体をコピーする

$ cp -d リンク コピー先ファイル

比較

特徴	ハードリンク	シンボリックリンク
参照方式	同じデータ本体を参照	パスを参照
inode 番号	同じ	異なる
リンク元ファイル削除時の挙動	リンクが残る限りデータにアクセス可能	リンク切れなる
制約	同じファイルシステム内でのみ作成可能	異なるファイルシステムでも作成可能
ディレクトリのリンク	不可	可能