rsync --link-dest 硬链接增量快照备份实战

适用场景

需要按天/按小时保留多份“完整可浏览”的目录副本，但又不想每份都占满磁盘。典型对象是配置文件目录、代码工作区、日志归档前的原始数据、小型静态站点内容等。这类场景不需要块级快照，只要有能直接 cd 进去翻文件的目录树即可。

rsync --link-dest 的思路是：新快照目录里，凡是与参照快照完全相同的文件，都直接做成硬链接，共享同一个 inode；只有新增或内容变化的文件才真正写入新数据。于是每份快照看起来都是完整的目录树，实际磁盘增量只有变更部分。

原理要点

• 硬链接指向同一个 inode，链接计数加一，不额外占用数据块。
• 只有同一文件系统内才能建立硬链接，所以所有快照必须放在同一分区。
• --link-dest 指向一个已存在的目录，rsync 在传输时先与该目录比对，命中则链接，未命中才复制。
• -H 用于保留源端文件之间已有的硬链接关系，配合 --link-dest 时应一并加上。

最小可运行示例

以下脚本中的路径均为占位值，按实际环境替换。要求 bash 4.4 以上（空数组展开行为）。

#!/usr/bin/env bash
# snapshot.sh
set -euo pipefail

SRC="${SRC:-/srv/data/}"      # 源目录，结尾保留斜杠
DST="${DST:-/backup/snap}"    # 快照根目录，须与源在同一文件系统
STAMP="$(date +%Y%m%d-%H%M%S)"
NEW="${DST}/snap-${STAMP}"
LATEST="${DST}/latest"

mkdir -p "${NEW}"

# 若存在上一份快照，则以它为参照做硬链接复用
LINK_OPT=()
if [ -d "${LATEST}" ]; then
  LINK_OPT=(--link-dest="$(readlink -f "${LATEST}")")
fi

rsync -aHAXS --numeric-ids --delete \
  --exclude='.cache/' \
  --exclude='*.tmp' \
  --exclude='/logs/' \
  "${LINK_OPT[@]}" "${SRC}" "${NEW%/}/"

# 原子切换 latest 软链接，供下次作为 --link-dest 参照
ln -sfn "${NEW}" "${DST}/.latest.tmp"
mv -Tf "${DST}/.latest.tmp" "${LATEST}"

参数说明：-a 归档模式；-H 保留硬链接；-A/-X 保留 ACL 与扩展属性；-S 处理稀疏文件；--numeric-ids 避免按名称映射导致属主变化。--delete 在这里作用是让新目录与源保持一致（新建目录本身为空，实际主要用于重复运行同一时间戳目录时清理残留）。

排除规则建议写在脚本里而不是命令行，便于审计：临时文件、缓存目录、日志滚动中的活动文件都应排除，否则每次都会产生新副本，空间节省效果会大打折扣。

运行方法

chmod +x snapshot.sh
sudo SRC=/srv/data/ DST=/backup/snap ./snapshot.sh

首次运行时 latest 不存在，脚本退化为一次完整复制。第二次及以后，--link-dest 指向上一份快照，未变更文件全部变成链接。可以放进 cron：

15 2 * * * SRC=/srv/data/ DST=/backup/snap /opt/bin/snapshot.sh >> /var/log/snapshot.log 2>&1

调试时先用 --dry-run 加 -i 观察：rsync -aHAXSi --dry-run --link-dest=... src/ dst/，输出中以 hf 开头的行表示被硬链接复用的文件。

验证空间节省与链接关系

看实际占用（du 默认按块统计，跨快照共享的 inode 只计一次）：

du -sh /backup/snap/snap-*

看逻辑大小，与上面结果对比即可看出复用比例：

du -sh --apparent-size /backup/snap/snap-20240602-020000

两者差距越大，说明硬链接复用越多。也可以直接看分区剩余空间：df -h /backup。

验证某个未变文件确实是同一个 inode：

find /backup/snap/snap-20240602-020000/etc/hosts \
     -samefile /backup/snap/snap-20240601-020000/etc/hosts

有输出即表示两个路径共享 inode。

看硬链接计数：

stat -c '%h %i %n' /backup/snap/snap-20240602-020000/etc/hosts

%h 是链接计数。若源文件只被一份快照引用，值为 1；被 N 份快照共享则为 N。

验证变更文件是独立副本：

a=$(stat -c %i /backup/snap/snap-20240601-020000/etc/app.conf)
b=$(stat -c %i /backup/snap/snap-20240602-020000/etc/app.conf)
[ "$a" != "$b" ] && echo "内容已变更，占用新数据块"

删除旧快照的安全顺序

硬链接的语义决定了：删除某一份快照时，只是把共享 inode 的链接计数减一，其他快照仍然完整。但顺序仍要守规矩，否则一旦最新快照本身有问题，会同时失去回滚点。

1. 确认最新快照可用：rsync 退出码为 0（脚本中 set -e 已保证），并抽查关键目录的文件数量与大小是否与源一致。
2. 确认 latest 指向的不是待删目录。
3. 从最旧的一份开始删，逐个删，不要一次批量：

OLDEST=$(ls -1d /backup/snap/snap-* | sort | head -n 1)
CURRENT=$(readlink -f /backup/snap/latest)
if [ "$OLDEST" != "$CURRENT" ]; then
  rm -rf -- "$OLDEST"
fi

1. 删除后重新执行 du -sh /backup/snap/snap-* 与 df -h /backup，确认空间确有释放。

顺序原则：先建新、再验新、后删旧。反向操作（先删旧再建新）等于把自己置于“任何一次失败都无备份可用”的状态。

边界与限制

• 必须同分区。跨文件系统时硬链接会失败，rsync 会静默退化为复制，空间不再节省。
• 快照不是只读快照。因为共享 inode，只要有人就地修改某份快照里的文件，所有引用该 inode 的快照都会跟着变。建议对快照目录设置只读权限或限制写权限，恢复时以只读方式打开。
• 不适合直接备份正在写的数据库文件。应先做逻辑导出或调用数据库自身的备份机制，再对导出目录做硬链接快照。
• 属主与 ACL 需要相应权限。-A/-X 与 --numeric-ids 只有在具备读取源权限（通常是 root）时才能完整保留。
• 软链接不会被硬链接。rsync 对符号链接是重建而非链接复用，数量极大时会增加元数据开销。
• 快照数量增长后 du 与 find 变慢，属于正常现象，建议定期只保留固定份数。
• mv -T 依赖 GNU coreutils；在其他实现上可用 ln -sfn 替代，但切换瞬间不是原子的。