# 系統程式設計 - `link()`, `linkat()` and `unlink()`

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## 課程影片

### W6-3: inode, hard link and soft link, directory structure (08:53 ~ FIN)

{%youtube H1xHT9SnQHA %}

### sp-04-08 (00:00 ~ 21:00)

{%youtube 4qnVMCwE8Dk %}

## 命令列工具

主要的命令列工具是 `ln`、`link`。可以先建立一個檔案：

$ touch AAAAA

然後使用 `stat`：

$ stat AAAAA

查看他的編號：

  File: AAAAA
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: b302h/45826d	Inode: 643011      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1000/  ubuntu)   Gid: ( 1000/  ubuntu)
Access: 2021-10-20 06:54:14.897970317 +0000
Modify: 2021-10-20 06:54:14.897970317 +0000
Change: 2021-10-20 06:54:14.897970317 +0000
 Birth: -

## Hard Link：幫一個檔案增加新名稱

除了 `ln` 之外，Hard Link 可以用 `link` 命令來製造，而它的行為可以在 `man 1 link` 跟 `man 2 link` 查。如果查：

$ man 2 link

裡面會開宗名義說：*link, linkat - make a new name for a file*，並且在 **DESCRIPTION** 中說明了 hard link 的行為：

> **DESCRIPTION**
> `link()` creates a new link (also known as a hard link) to an existing file.
> ...
> ==This new name may be used exactly as the old one for any operation== ; both names refer to the same file (and so have the same permissions and ownership) and ==it is impossible to tell which name was the "original"== .

言下之意，使用 hard link 這個「新名稱」所做的一切操作，都跟直接用原來的檔案名稱操作會有一樣的結果，兩者是無法區分。

### 例子：`ln`

比如建立一個叫做 `AAAAA-hard` 的 hard link：

$ ln AAAAA AAAAA-hard

就會發現這兩個檔案的 inode 根本一樣：

$ ls -li
total 8
643011 -rw-rw-r-- 2 ubuntu ubuntu 6 Oct 20 06:57 AAAAA
643011 -rw-rw-r-- 2 ubuntu ubuntu 6 Oct 20 06:57 AAAAA-hard

如果去 `stat` 這個檔案：

$ stat AAAAA-hard

會發現裡面出現的東西跟 `AAAAA` 一樣。不過，在建立之後，`Link` 欄位的數目由 `1` 變成了 `2`：

  File: AAAAA-hard
  Size: 0         	Blocks: 0          IO Block: 4096   regular empty file
Device: b302h/45826d	Inode: 643011      Links: 2
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1000/  ubuntu)   Gid: ( 1000/  ubuntu)
Access: 2021-10-20 06:54:14.897970317 +0000
Modify: 2021-10-20 06:54:14.897970317 +0000
Change: 2021-10-20 06:55:25.773340588 +0000
 Birth: -

另外，如果修改這個 `AAAAA-hard`，比如：

$ echo "BBBBB" > AAAAA-hard

然後檢視 `AAAAA`：

$ cat AAAAA

就會發現跟著改變：

BBBBB

這個跟 C++ 的 reference 類似。另外，如果直接 `rm AAAAA-hard` 的話，那麼 `AAAAA` 會連同本來的 `AAAAA-hard` 一起被刪掉。

### 移除 Hard Link --- `unlink`

如果直接 `rm` 一個 *ahrd link* 會刪掉原來的檔案，那這個 hard link 到底要怎麼移除？答案是使用 `unlink`。在 `man` 裡面提到：

> **DESCRIPTION**
> **`unlink()`** deletes a name from the filesystem. If that name was the last link to a file and no processes have the file open, the file is deleted and the space it was using is made available for reuse.

## Soft Link

在 `man` 裡面的 `synlink` 有介紹：

$ man symlink

裡面提到：

> **DESCRIPTION**
> Symbolic links are interpreted at run time as if the contents of the link had been substituted into the path being.
>
> Symbolic links may contain **`..`** path components, which (if used at the start of the link) refer to the parent directories of that in which the link resides.
>
> A symbolic link (also known as a soft link) may point to an existing file or to a nonexistent one; the latter case is known as a dangling link.
>
> The permissions of a symbolic link are irrelevant; the ownership is ignored when following the link, but is checked when removal or renaming of the link is requested and the link is in a directory with the sticky bit (**`S_ISVTX`**) set.

### 例子：`ln -s`

使用 `ln -s` 建立。

$ ln -s AAAAA AAAAA-soft

如果這時候再 `ls -li` 一次：

$ ls -li
total 8
643011 -rw-rw-r-- 2 ubuntu ubuntu 6 Oct 20 06:57 AAAAA
643011 -rw-rw-r-- 2 ubuntu ubuntu 6 Oct 20 06:57 AAAAA-hard
643013 lrwxrwxrwx 1 ubuntu ubuntu 5 Oct 20 07:05 AAAAA-soft -> AAAAA

會發現這個 `AAAAA-soft` 跟原來的 `AAAAA` 是不同的檔案。如果去 `stat` 它也會發現這件事情：

$ stat AAAAA-soft

它是一個「另外一個紀錄著路徑的檔案」，而不是「同一個檔的不同名稱」：

  File: AAAAA-soft -> AAAAA
  Size: 5         	Blocks: 0          IO Block: 4096   symbolic link
Device: b302h/45826d	Inode: 643013      Links: 1
Access: (0777/lrwxrwxrwx)  Uid: ( 1000/  ubuntu)   Gid: ( 1000/  ubuntu)
Access: 2021-10-20 07:00:29.454111680 +0000
Modify: 2021-10-20 07:00:29.454111680 +0000
Change: 2021-10-20 07:00:29.454111680 +0000
 Birth: -

### 例子：`unlink` 原來的檔案

一個比較 hard link 跟 soft link 差別的方式，是對上面原先的 `AAAAA` 使用 `unlink`：

$ unlink AAAAA

所以這時候，如果檢視目錄的內容：

$ ls -li 

就會發現剩下 `AAAAA-hard` 與 `AAAAA-soft`：

643011 -rw-rw-r-- 1 ubuntu ubuntu 6 Oct 20 06:57 AAAAA-hard
643013 lrwxrwxrwx 1 ubuntu ubuntu 5 Oct 20 07:05 AAAAA-soft -> AAAAA

這時，如果檢視 `AAAAA-hard` 當中的內容，會發現它跟原來一樣：

$ cat AAAAA-hard 
BBBBB

若使用 `stat` ：

$ stat AAAAA-hard 

也會呈現出一樣的資訊：

  File: AAAAA-hard
  Size: 6         	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: b302h/45826d	Inode: 643011      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1000/  ubuntu)   Gid: ( 1000/  ubuntu)
Access: 2021-10-20 08:10:28.714712243 +0000
Modify: 2021-10-20 06:57:22.844185536 +0000
Change: 2021-10-20 08:07:48.431877136 +0000
 Birth: -

但這時，若檢視 `AAAAA-soft` 這個 soft link 的內容，他會抱怨這個檔案不存在：

$ cat AAAAA-soft
cat: AAAAA-soft: No such file or directory