リンクとinode ― ln・ln -s

解説 ― SET 1 で何をしたか

1〜2行目で、練習用ディレクトリにoriginal.txtという元になるファイルを作成し、3行目のcat original.txtで中身を確認します。4行目のls -li original.txtで、リンクを作る前の状態のinode番号を先に控えておきましょう。5行目のln original.txt hard.txtが、このページの主役ln(linkの略)コマンドです。オプションなしのlnはハードリンクを作成し、original.txtとhard.txtという2つの名前を、同じ1つのファイルの実体に結びつけます。

6行目のls -liは、通常の-l(詳細表示)に-iを加えて、各ファイルの先頭にinode番号を表示するオプションです。出力例をよく見ると、hard.txtとoriginal.txtのinode番号がまったく同じ(123456)であることがわかります。これはSET 1の4行目で控えた番号とも一致するはずで、偶然ではなくハードリンクの本質そのものです。Linuxでは、ファイルの中身(実体)はinodeという番号で管理されており、ファイル名は「その実体に貼られたラベル」に過ぎません。lnで作ったハードリンクは、同じ実体に対して2枚目のラベルを追加しているだけなのです。詳細表示の3列目にある数字「2」も、このファイルの実体を指しているリンクの数(ラベルの枚数)を表しています。

7行目のcat hard.txtで、hard.txtという名前からでも同じ中身が読めることを確認します。8行目のecho "追記した内容" >> hard.txtでhard.txtに追記すると、9行目のcat original.txtで確認できるように、もう一方のoriginal.txtを読んでも追記内容が反映されています。名前は2つでも実体は1つしかない――ハードリンクの正体を数字と挙動の両方で確認できました。最後の10行目wc -l original.txt hard.txt(第1章1-4で学んだコマンドです)を実行すると、2つのファイル名それぞれに対して行数が表示されますが、数値はまったく同じになります。異なる名前でも、数えているのは同じ1つの実体だからです。

解説 ― SET 2 で何をしたか

1行目のln -s original.txt soft.txtは、-sオプションを付けてシンボリックリンク(ソフトリンク)を作成しています。2行目のls -liで確認すると、出力例のようにsoft.txtのinode番号はoriginal.txtとはまったく別の数字(789012)になっており、ファイルの種類を表す先頭文字もl(linkの意味)になっています。さらにsoft.txt -> original.txtという矢印表示で、これが「original.txtを指し示す道しるべ」であることが一目でわかります。ハードリンクが同じ実体への2枚目のラベルだったのに対し、シンボリックリンクは「ここを見に行ってください」という案内板それ自体が独立したファイルになっているという点が決定的な違いです。

3行目のls -l soft.txt、4行目のcat soft.txtでは、案内板をたどった先のoriginal.txtの中身が問題なく読めることを確認します。5行目のln -s ~/practice soft-dirは、シンボリックリンクがファイルだけでなくディレクトリに対しても作成できることを確認する一手間です(ハードリンクはディレクトリには使えないという制約があり、これも2つのリンクの違いの1つです)。6行目のls -l soft-dirで、これもsoft-dir -> /home/ubuntu/practiceのような矢印表示になっていることを確認します。

7行目のreadlink soft.txtは、そのシンボリックリンクが「どこを指しているか」を表示する専用コマンドです。出力例のように、リンク先として指定したoriginal.txtという文字列がそのまま返ってきます。8行目のreadlink -f soft.txtは、-fを付けることでリンク先を絶対パスの形に変換して表示するオプションです。

最後に9行目のfile soft.txtと10行目のfile hard.txtで、それぞれのファイルの種類を確認します。fileコマンド(第1章1-4で登場)にかけると、soft.txtは「symbolic link to original.txt」のようにリンクであることがはっきり表示されるのに対し、hard.txtは普通のテキストファイルとしか表示されません。これは、OSから見るとハードリンクは「リンク」という特別な種類ではなく、単なるファイルの別名として扱われているためです。

解説 ― SET 3 で何をしたか

1行目のrm original.txtで、あえて元のファイルを削除してみます。2行目のls -lで一覧を見ると、hard.txtとsoft.txtはどちらもまだ残っていますが、ここで2つのリンクの運命がはっきり分かれます。3行目のcat hard.txtを実行すると、これまで通り問題なく中身が読めます。SET 1で確認した通り、ハードリンクは実体そのものを共有しているため、original.txtというラベルが1枚剥がされても、hard.txtというもう1枚のラベルが実体を守ってくれているのです。

ところが4行目のcat soft.txtを実行すると、出力例のようにNo such file or directory(そのようなファイルはありません)というエラーになります。これがリンク切れ^※4です。シンボリックリンクは「original.txtを見に行ってください」という道しるべそのものでしかないため、指し示す先が消えてしまうと、案内板だけが残って行き場を失ってしまいます。5行目のls --color=auto -l soft.txtを実際にターミナルの画面で実行すると、リンク切れしたsoft.txtの表示が赤色で強調表示されます。これはUbuntuのlsが標準で備えている親切機能で、「この案内板は行き先を失っていますよ」という警告です。6行目のreadlink soft.txtで確認すると、リンク先の情報(original.txtという文字列)自体はまだ残っていることもわかります。案内板は健在でも、その先の建物が取り壊されてしまった、というイメージです。

7行目のrm soft.txt hard.txtで、このページで作った残りのファイルをまとめて削除します。8行目のrm soft-dirでは、SET 2で作成したディレクトリへのシンボリックリンクを削除しています。rm soft-dir/のように末尾にスラッシュを付けてしまうと「リンク先のディレクトリの中身を消そうとしている」と誤解されてエラーになることがあるため、シンボリックリンク自体を消したいときはスラッシュを付けないのがコツです(~/practiceの中身は無事に残ります)。

最後に9行目のcd ~でホームディレクトリへ戻り、10行目のls practiceで何も表示されない(空になっている)ことを確認すれば、片付けは完了です。第4章「システムを観察する」はこれで終わりです。