前端开发者应该掌握的软链接和硬链接知识(工程化进阶)

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前言

写这篇文章的原因

  1. 最近在做一些工程化相关的内容,有使用到 fs.symlink(target,path), 查看 Node.js 文档发现讲的就那么回事吧!所以这里详细整理下,并且记得之前在 Linux 下直接使用命令创建软链通过 ls -s source_file target_file 在想这两个参数位置有些怎么不一致呢?
  2. 本文是我上一篇完整工程化系列文章中的一个小插曲,上篇文章 有提到软链接,那篇没有对软硬链接没有进行详细讲解,只是简单介绍了 fs.symlink 中软链接创建的基本使用,本文进行详细展开下。
  3. 软连接的创建应用场景还是比较广泛,比如 npm link 调试, leran 内部模块互相引用等等。

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!

1664255695334.jpg

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:

  1. 文件的字节数
  2. 文件拥有者的User ID
  3. 文件的 Group ID
  4. 文件的读、写、执行权限
  5. 文件的时间戳,共有三个:ctimeinode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。
  6. 链接数,即有多少文件名指向这个 inode
  7. 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
复制代码

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
复制代码

Node.js 中如何获取一个文件的 inode 信息

Node.js 中,fs 提供了 stat 函数查看相关信息

fs.statSync('./example.js');
复制代码

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
}
复制代码

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

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)

1664255635438.jpg

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 ainode。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
复制代码

执行 shell 命令后,会出现 b.js 文件,软链接创建成功。

image.png

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>
复制代码

它会创建名为 path 的链接,该链接指向 targettype 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''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''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');
复制代码

image.png

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 linuxNode.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.jsfs.symlink(target,path)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)

1664255762804.jpg

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
复制代码

执行 shell 命令后,会出现 c.js 文件,硬链接创建成功。

image.png

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

  1. 使用 ln source target 建立硬链接;使用 ln -s source target 建立软链接

  2. 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

  3. 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

  4. 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)

  5. 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:

image.png

有两个项目 create-mono-repocreate-mono-repo-testClicreate-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

image.png

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:

源码对应地址
github.com/lerna/lerna…

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));
}
复制代码

参考文章

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