第15章 文件属性

获取文件信息：stat
  1. #include <sys/stat.h>
  3. int stat(const char *restrict pathname, struct stat * restrict buf);
  4. int fstat(int fd, struct stat* buf);
  5. int lstat(const char *restrict pathname, struct stat * restrict buf);
  6. int fstatat(int fd, const char * restrict pathname, struct stat *restrict buf, int flag);
  7. // 所有4个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1
  8. // stat和lstat无需对操作的文件拥有任何权限，但针对pathname的父目录要有执行权限
  10. struct stat 
  11. {
  12.     dev_t st_dev; // 标识文件所驻留的设备
  13.     ino_t st_ino; // 文件的i节点号
  14.     mode_t st_mode; // 标识文件类型和指定文件权限双重作用
  15.     nlink_t st_nlink; // 指向文件的硬链接数
  16.     uid_t st_uid;  // uid
  17.     gid_t st_gid;  // gid
  18.     dev_t st_rdev; // 包含设备的主、辅ID
  19.     off_t st_size; // 文件的字节数
  20.     blksize_t st_blksize; // 针对文件系统的文件进行IO时最优块大小，一般是4096
  21.     blkcnt_t st_blocks; // 分配给文件的总块数，是2，4，8的倍数，如果包含空洞，将小于st_size
  22.     time_t st_mtime;  // 上次修改时间
  23.     time_t st_ctime;  // 上次文件状态改变时间
  24. };

dev_t类型记录了主、辅ID，利用宏major和minor获取

  1. if ((statbuf.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG)
  2. 等同于
  3. if (S_ISREG(statbuf.st_mode))
  1. S_ISREG()    普通文件
  2. S_ISDIR()    目录文件
  3. S_ISCHR()    字符特殊文件
  4. S_ISBLK()    块特殊文件
  5. S_ISFIFO()    管道或FIFO
  6. S_ISLNK()    符号链接
  7. S_ISSOCK()    套接字
  9. S_TYPEISMQ()    消息队列
  10. S_TYPEISSEM()    信号量
  11. S_TYPEISSHM()    共享存储对象
文件时间戳

大多数情况下，系统调用会将相关时间戳设置为当前时间，如mkdir会影响到当前文件或目录的atime、ctime和mtime以及父目录ctime和mtime，write会影响当前文件和目录的ctime和mtime，rmdir会影响到父目录的ctime和mtime，但是utime及类似调用会将文件上次访问时间和上次修改时间设置为任意值；其中open的O_NOATIME可降低对磁盘的操作次数，提示某些应用的文件访问性能
使用utime和utimes来改变文件时间戳：

#include <utime.h>

int utime(const char *pathname, const truct utimbuf *buf);
// 返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1
// 若pathname是符号链接，会解引用
// buf若为NULL，将文件的atime和mtime修改为当前时间
// buf若不是NULL，则将文件的atime和mtime修改为其指定的时间

struct utimbuf
{
      time_t actime;    // access time
      time_t modtime; // modify time
}

utimes可以提供微秒级别的精度：

#include <sys/times.h>

int utimes(const char *pathname, const truct timeval tv[2]);
// 返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1

futimes和lutimes功能与utimes类似：

#include <sys/times.h>

int futimes(int fd, const truct timeval tv[2]);
int lutimes(const char *pathname, const truct timeval tv[2]);
// 两个函数返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1
// 若pathname是符号链接，lutimes不会进行解引用

使用utimensat和futimens改变文件时间戳：
utimensat系统调用和futimens库函数对修改文件的上次访问时间和上次修改时间提供了扩展功能：

  • 可以精确到纳秒级别
  • 可独立设置某一时间戳
  • 可独立将任意时间设置为当前时间 ```

    define _XOPEN_SOURCE 700 // or define _POSIX_C_SOURCE >= 200809

    include

int utimensat(int dirfd, const char *path, const struct timespec times[2], int flag); // 返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1 // 若将某一时间戳设置为当前时间，将tv_nsec指定为UTIME_NOW，且忽略tv_sec字段 // 若将某一时间戳保持不变，将tv_nsec指定为UTIME_OMIT，且忽略tv_sec字段 // 若dirfd指定为AT_FDCWD，对pathname的解读与times类似 // 也可将dirfd指定为某目录的文件描述符，目的如18.11节描述 // flag可是0或AT_SYMLINK_NOFOLLOW，表示当pathname是符号链接时不进行解引用

struct timespec { time_t tv_sec; long tv_nsec; }

如下代码将文件atime设置为当前时间，同时mtime保持不变：

struct timespec t[2];

t[0].tv_sec = 0; t[0].tv_nsec = UTIME_NOW; t[1].tv_sec = 0; t[1].tv_nsec = UTIME_OMIT; if (-1 == utimensat(AT_FDCWD, “file”, t, 0)) perror(“utimeensat error”);

使用futimens可更新打开文件描述符fd所指代的atime和mtime：

include

int futimens(int fd, const struct timespec times[2]); // 返回值：若成功，返回0，若出错，返回-1

##### 文件属主
装配ext2文件系统时，mount命令选项如果是：

- -o grpid或-o bsdgroups：新建文件总是继承父目录的组ID，忽略父目录的set-group-ID位
- -o nogrpid或-o sysvgroups：新建文件的组ID取自进程的有效组ID，如果父目录设置了set-g位，则组ID继承自父目录

改变文件属主的方法：

include

int chown(const char pathname,uid_t owner,gid_t group); int fchown(int fd,uid_t owner,gid_t group); int fchownat(int fd,const char pathname,uid_t owner,gid_t group,int flag) int lchown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
// 4个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 // 如果两个参数owner或group任意一个是-1，则对应的ID不变 // 只有特权进程才能改变文件的用户ID，非特权进程可使用chown将文件组ID修改为其附属组任意组ID，前提是进程的有效用户ID与文件的用户ID匹配 // 如果文件组的属主或属组发生了改变，那么set-user-ID和set-group-ID权限位也会关闭

##### 文件权限
stat结构的st_mod字段的低12位定义了文件权限，前三位是set-user-ID、set-group-ID和sticky位，后9位是权限掩码

常量 其他值 权限位 S_ISUID 04000 set-user-ID S_ISGID 02000 set-group-ID S_ISVTX 01000 sticky

S_IRUSR 0400 user-read S_IWUSR 0200 user-wriet S_IXUSR 0100 user-execute

S_IRGRP 040 group-read S_IWGRP 020 group-wriet S_IXGRP 010 group-execute

S_IROTH 04 other-read S_IWOTH 02 other-wriet S_IXOTH 01 other-execute

通常将各类掩码定义为常量如：S_IRWXU(0700)、S_IRWXG(070)、S_IRWXO(07)<br />目录权限与文件权限相比，有三种另有所指：

- 读：可列出目录之下的内容，如通过ls命令
- 写：在目录内创建、删除文件（删除文件，对文件本身不需要有任何权限）
- 可执行：可访问目录的文件，也称搜索权限

访问文件/home/mtk/x，需要有/、/home、/home/mtk的可执行权限以及对/home/mtk/x的读权限，若有对目录的读权限，可以查看目录的文件列表，要访问文件内容或文件的i节点信息，还需要对目录的可执行权限；若拥有对目录的可执行权限无读权限，只要知道目录的文件名，依然可以访问，但不能列出目录的文件列表，在控制对公共目录内容的访问时，这是简单实用的技术<br />权限检查算法：<br />只要在访问文件或目录的系统调用中指定了路径，内核就会检查相应文件的权限，如果路径包含目录前缀，则会检查每个目录的可执行权限，内核会使用文件系统用户ID和组ID来进行文件权限检查，一旦open打开了文件，后续的read、write、fcntl等将不会进行任何权限检查，规则如下：

1. 特权进程，授予所有访问权限
1. 进程有效用户ID与文件的用户ID（属主）相同，根据文件的属主权限，授予相应权限
1. 进程的有效组ID或任一附属组ID与文件的组ID（属组）相同，根据文件的属组权限，授予相应权限
1. 以上三点都不满足，内核根据文件的other权限，授予相应权限

若组权限超过了属主权限，那么文件属主所拥有的权限要低于组成员的权限：

echo “hello” > a.txt ls -al a.txt -rw-r—r— 1 sky staff 6 11 23 16:48 a.txt chmod u-rw a.txt // 文件属主删除读写权限 ls -al a.txt
——r—r— 1 sky staff 6 11 23 16:48 a.txt cat a.txt // 文件属主无法访问 cat: a.txt: Permission denied

su avr // 切换用户，此用户属于文件的属组 Password: groups: users staff teach cs cat a.txt hello

系统调用access是根据进程的真实用户ID和组ID取检查对文件的访问权限，对于set-user-ID或set-group-ID程序就是这样的：

include

int access(const char pathname, int mode);
int faccessat(int fd, const char pathname, int mode, int flag);
// 两个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1 // 若pathname是符号链接，则进行解引用 // mode值可以为：F_OK（存在） R_OK（具有读权限） W_OK（具有写权限） X_OK（具有执行权限） // flag参数设置为AT_EACCESS，则访问检查的是进程的有效用户ID和有效组ID // 出于安全考虑，建议杜绝使用此调用，当文件是符号链接时有漏洞

set-group-ID有两种用途：对于以nogrpid选项装配的目录下新建的文件，控制其群组从属关系15.3.1节，以及用于强制锁定文件55.4节<br />sticky位以前是将其文本内容拷贝到交换区为了提高程序执行的加载速度，现代Linux系统中它所起的作用已经改变，为目录设置该位，表明仅当非特权进程具有对目录的写权限且为文件的属主时，才能对目录下的文件进行删除unlink或rmdir和重命名rename操作，可借此机制来创建为多个用户共享一个目录，各个用户可在其下创建或删除属于自己的文件，但不能删除其他用户的文件，为/tmp设置此位，原因正是如此

ll a.txt ——r—r— 1 sky staff 6 11 23 16:48 a.txt chmod +t a.txt ll a.txt ——r—r-T 1 sky staff 6 11 23 16:48 a.txt chmod o+x a.txt ll a.txt ——r—r-t 1 sky staff 6 11 23 16:48 a.txt*

umask是一种进程属性，通常继承自父shell，用于指明屏蔽哪些权限位，大多数默认值是八进制的022（---w--w--），如果open中的mode是0666（rw-rw-rw），则新建文件实际权限是rw-r--r--，如果mode是0777（rwxrwxrwx），则新建文件的实际权限是rwxr-xr-x

include

mode_t umask(mode_t cmask);
// 返回值：之前的文件模式屏蔽字

屏蔽位 含义

0400 用户读 0200 用户写 0100 用户执行 0040 组读 0020 组写 0010 组执行 0004 其他读 0002 其他写 0001 其他执行

read: 4 write: 2 execute: 1

umask值 文件权限 文件夹权限

0 rw rwx 1 rw rw 2 r rx 3 r r 4 w wx 5 w w 6 x x 7 no permission allowed

修改文件权限：

include

int chmod(const char *path, mode_t mode);

define _XOPEN_SOURCE 500 // or #define _BSD_SOURCE

int fchmod(int fd, mode_t mode); int fchmodat(int fd, const char *pathname, mode_t mode, int flag); // 三个函数返回值：成功返回0，出错返回-1 // fchmodat：当pathname为绝对路径时，或者fd参数取值为AT_FDCWD而pathname为相对路径时，等同于chmod。否则，计算相对于由fd指向的打开目录的pathname，当flag设置为AT_SYMLINK_NOFOLLOW时，fchmodat不会跟随符号链接 // 为了改变一个文件的权限位，进程的有效用户ID必须等于文件的所有者ID，或者该进程必须具有超级用户权限

mode 说明

S_ISUID 执行时设置用户ID S_ISGID 执行时设置组ID S_ISVTX 保存正文（粘着位）

S_IRWXU 用户（所有者）读写执行 S_IRUSR 用户（所有者）读 S_IWUSR 用户（所有者）写 S_IXUSR 用户（所有者）执行

S_IRWXG 组读写执行 S_IRGRP 组读 S_IWGRP 组写 S_IXGRP 组执行

S_IRWXO 其他读写执行 S_IROTH 其他读 S_IWOTH 其他写 S_IXOTH 其他执行

若要修改某个权限位：

struct stat sb; mode_t mode;

if (-1 == stat(“myfile”, &sb)) perror(“stat error”); // user打开写权限，other关闭读权限 mode = (sb.st_mode | S_IWUSR) & ~S_IROTH; if (-1 == chmod(“myfile”, mode)) perror(“chmode error”);

等同于：

chmod u+w,o-r myfile

##### i节点标志
某些Linux文件系统允许为文件和目录设置各种各样的标志，如ext2，程序中利用ioctl系统调用，shell中利用chattr和lsattr命令来设置和查看i节点标志：

lsattr myfile ————- myfile chattr +ai myfile // 打开append和immutable标志 ——ia— myfile

```
int attr;

if (-1 == ioctl(fd, FS_IOC_GETFALGS, &attr))
    perror("ioctl get error");

attr |= FS_NOATIME_FL;

if (-1 == ioctl(fd, FS_IOC_SETFLAGS, &attr))
    perror("ioctl set error")