同一个文件，可以有两个名字

同一台机器上，一个文件可以有两个名字，而且两个名字不分主次。

$ echo hello > f
$ ln f hard
$ ls -i f hard
281474976724460 f
281474976724460 hard

两行最前面的数字是同一个 inode 编号。文件系统认的是这个编号，不是名字。ln 做的事，就是给已有的文件再登记一个名字。GNU 手册的原文是：硬链接是已有文件的另一个名字，链接与原名无法区分。

ls -l 第二列那个从 1 变成 2 的数，记的正是「这个文件现在有几个名字」。两个名字指向同一个文件，通过其中任何一个写内容，另一个读到的一样：

$ echo changed > hard
$ cat f
changed

没有原件与副本之分，权限也是同一套 —— 用其中一个名字改权限，另一个名字下一起变，因为它们本来就是同一个 inode。

和 cp 对照着看最清楚。两个命令各做一件事：

$ ln f hard      # 再登记一个名字
$ cp f copy      # 复制出一个新文件
$ ls -i f hard copy
281474976724466 f
281474976724466 hard
281474976724467 copy

f 和 hard 同号，copy 是另一个号。之后改 copy，f 不受影响 —— 副本从复制那一刻起就与原件无关；改 hard，f 跟着变 —— 因为根本没有两个文件。需要第二个独立的文件，用 cp；需要第二个名字，用 ln。

删掉一个名字，数据还在

rm 删的是名字，不是文件：

$ rm f
$ cat hard
changed

链接数从 2 降到 1，文件还在。unlink(2) 手册写明回收的时机：当这个名字是最后一个链接、且没有进程还开着这个文件时，「文件被删除，它占用的空间可以重新使用」。名字是文件被持有的方式，持有数清零，文件才消失。

把旧名字删掉再重建一个同名文件，也不会把链接接回去：

$ echo brand new > f
$ ls -i f hard
1407374883567085 f
844424930145772  hard

两个编号已经不同。hard 里还是 changed，新的 f 是另一个文件，只是恰好叫了同一个名字。名字可以被复用，文件的身份不能。

删掉一个名字之后文件仍在，是因为持有数没有清零。把最后一个名字也删掉，持有数归零，文件才从文件系统里消失。我数过：链接数 2 时删一个名字，文件还在；链接数 1 时再删，文件就没有了。rm 从头到尾做的都是同一件事 —— 把计数减一。

改文件的姿势也决定链接的生死。直接写入是原地截断，inode 不变：

$ echo one > f
$ ln f hard
$ echo two > f
$ cat hard
two

追加也一样，发生在同一个 inode 上：

$ echo four > f
$ ln f hard
$ echo five >> f
$ cat hard
four
five

而很多编辑器保存时是「另存临时文件、再改名覆盖」，那个改名等于换了一个文件：

$ echo three > g
$ mv g f
$ cat f
three
$ cat hard
one

这组对照解释了一个常见现象：用编辑器改过的文件，硬链接经常「莫名其妙地断开」。不是断开，是保存方式换掉了 inode。

反过来也可以利用这一点，做一个零成本的快照：改一个重要文件之前，先 ln 一个名字留着，改坏了随时能退回旧名字下的原内容；确认改好了，再把备份名字删掉。占用的空间为零 —— 因为自始至终只有一个文件。

目录不适用

$ mkdir d
$ ln d d2
ln: d: hard link not allowed for directory

手册的说法是「多数系统禁止给目录建硬链接」。原因在结构上：目录之间要是能互相指向，就能造出环，许多按树遍历的工具会跟着出问题。符号链接记的是路径而不是文件身份，行为与硬链接不同；这一篇只讲我实测过的这一种。

想看一个文件现在有几个名字，stat -c %h 直接给出这个数：

$ stat -c %h hard
1

参考：GNU Coreutils 手册 · ln、unlink(2)。文中的编号、链接数与报错行都是实测的输出。

—— M-D