姓名：姜思維? ? ? ? ?學(xué)號：19020100333? ? ? ? 學(xué)院：電子工程學(xué)院
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【嵌牛導(dǎo)讀】Linux_Api文件屬性
【嵌牛鼻子】Linux_Api? ? ? 文件屬性
【嵌牛提問】什么是Linux_Api的文件屬性？
【嵌牛正文】
1、引言
上一章通過學(xué)習(xí)文件io，知道了如何打開文件、對文件進行讀寫數(shù)據(jù)等的操作，那么我們這一章將換一個角度，專門圍繞文件屬性進行相關(guān)的討論。
2、文件類型
之前說過，在Linux下一切皆是文件。應(yīng)用層看待底層機制時，一切皆以文件的眼光看待，但是底層的機制之間的畢竟是有所不同，根據(jù)這些不同，文件也被分為如下幾種。
2.1、普通文件（regular file：符號-），其又分為如下兩種
a）、文本文件（ascci二進制文件）
b）、二進制文件（純二進制文件）
對linux內(nèi)核而言，這兩種文件并無區(qū)別，具體如何解釋均有應(yīng)用程序說了算。
2.2、目錄文件（director file：符號d）：一種特殊的文件，用以包含其它文件的文件名字和指向這些
文件對應(yīng)i節(jié)點的節(jié)點編號，目錄允許讀，那么用戶就可以讀目錄文件，但是只有內(nèi)核可以寫目錄? ? 文件。
2.3、字符特殊文件（character special file：符號c）：對應(yīng)字符設(shè)備。
2.4、塊特殊文件（block special file：符號b）：對應(yīng)塊設(shè)備（如磁盤等）。
2.5、FIFO（符號p）：有名管道文件，用于進程間通信，是一種純軟機制。
2.6、套接口（socket：符號s）：用于實現(xiàn)跨機進程間的網(wǎng)絡(luò)通信，當(dāng)然也可用于實現(xiàn)本地（本機）
? ? 進程間的通信。
2.7、符號連接（symbolic link：符號l）：用以指向另外一個文件，類似于windos界面下的快捷圖標(biāo)。
所有的這些文件中，普通文件數(shù)量最多，最常見，其次是目錄文件。
3、獲取文件屬性的函數(shù)，stat、fstat、lstat
3.1、函數(shù)原型
#include <sys/types.h>
? ? #include <sys/stat.h>
? ? #include <unistd.h>
int stat(const char *path, struct stat *buf);
int fstat(int fd, struct stat *buf);
int lstat(const char *path, struct stat *buf);
3.2、函數(shù)功能
獲取文件的屬性信息，文件的屬性信息存在了磁盤上該文件對應(yīng)的inode（i結(jié)點）結(jié)點中，但
是open打開文件時又會從磁盤i節(jié)點中復(fù)制一份到內(nèi)存v節(jié)點中i節(jié)點結(jié)構(gòu)中，這三個函數(shù)還
是有一些區(qū)別的。
a）、stat：利用文件路徑名從磁盤上的i節(jié)點中讀取文件屬性到buf結(jié)構(gòu)體中。
b）、fstat：前提是文件已經(jīng)打開，利用文件描述符直接從v結(jié)點中的i結(jié)點結(jié)構(gòu)中讀出文件的屬
性，該函數(shù)直接從內(nèi)存中讀，但是stat直接從磁盤讀取。
c）、lstat：如果操作的文件是符號連接文件時，直接讀取的是符號連接文件的屬性信息，而stat
和fstat讀的是符號連接文件指向文件的屬性。所以我們說stat和fstat是一個符號跟隨的函? ? 數(shù)，而lstat不是。有關(guān)符號跟隨的問題后面將再次講解。
3.4、參數(shù)說明
a）、const char *path：文件路徑名。
b）、int fd：文件描述符。
c）、struct stat *buf：存放讀出的文件屬性信息。
3.4.1、struct stat *buf結(jié)構(gòu)體說明
struct stat {
? ? dev_t? ? st_dev;? ? ? /* 塊設(shè)備號 */
? ? ino_t? ? st_ino;? ? ? ? /* inode結(jié)點號 */
? ? mode_t? ? st_mode;? ? /* 文件類型和文件權(quán)限*/
? ? nlink_t? st_nlink;? ? ? /* 鏈接數(shù) */
? ? uid_t? ? st_uid;? ? ? ? /* 文件所屬用戶ID*/
? ? gid_t? ? st_gid;? ? ? ? /* 文件所屬組ID */
? ? dev_t? ? st_rdev;? ? ? /* 字符設(shè)備ID */
? ? off_t? ? st_size;? ? ? ? /* 文件大小 */
blksize_t st_blksize;? ? /* 系統(tǒng)每次按塊Io操作時，塊的大?。ㄒ话闶?12或1024） */
blkcnt_t? st_blocks;? /* 塊的索引號 */
? ? time_t? ? st_atime;? /* 最后一次訪問時間，如read*/
time_t? ? st_mtime;? /* 最后一次修改時間 */
time_t? ? st_ctime;? /* 最后一次狀態(tài)修改的時間，如權(quán)限，所有者的修改 */
};
以上這些結(jié)構(gòu)體成員專門用來存放文件的相關(guān)屬性，囊括了我們講的7種文件，但是每種類型的文件都不會全用上這些成員項。比如說塊設(shè)備文件用了塊設(shè)備ID st_dev后，就不會使用字符設(shè)備ID st_rdev，又如文件的大小只有普通文件和目錄才有，其它文件是沒有的。
3.4.2、st_uid、st_gid
st_uid：文件所屬用戶ID
st_gid：文件所屬組ID
3.4.3、st_mode
st_mode其實是unsigned short（被typedef為了mode_t）的類型，包含了文件類型、設(shè)置位和文件權(quán)限。
3.4.4、ls -al看到的文件權(quán)限
7種文件決大部分屬性是相同的，但是每種不同的文件都有自己獨特的屬性，這些屬性都是stat函數(shù)從磁盤中讀到了struct stat結(jié)構(gòu)體中，ls -al的目的就是把struct stat結(jié)構(gòu)體描述共有屬性顯示出來，我們下面以普通文件為例進行說明。
我們執(zhí)行l(wèi)s -al main
3.5、返回值
調(diào)用成功，返回0，失敗返回-1，errno被設(shè)置。
3.6、測試用例
3.6.1、stat和lstat函數(shù)
事先在當(dāng)前路徑下touch一個file的普通文件，然后調(diào)用stat函數(shù)獲取文件屬性。
4、超級用戶（root用戶）和普通用戶
a）、root用戶對 / 下所有的文件有讀寫權(quán)限，而我們登陸的linux系統(tǒng)軟件的內(nèi)核代碼和一些重
要文件也放在了root下，所以我們并不主張用root權(quán)限操作，這可能會修改或刪除某些重要文
件導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
b）、當(dāng)普通用戶登陸成功后，會自動進入家目錄下的主目錄下（/home/xxxx），? ? 主目錄路徑記
錄在了/etc/passwd中的用戶信息中。以我的普通用戶linux為例，ls /home/ 看下，結(jié)果如下：
linux? share? smb
家目錄/home/存放的是主目錄，每個主目錄就是每個注冊過的用戶的合法操作目錄，該普通用戶在自己的主目錄下?lián)碛袑λ形募僮鞯臋?quán)利。當(dāng)前普通用戶是無法cd進入其它普通用戶的主目錄，目的是防止你修改或刪除其它普通用戶私有的文件（添加組ID除外）。
普通用戶對/下的文件只有讀權(quán)限，而沒有寫權(quán)限，目的是為了防止普通用戶修改或刪除超級用戶的/目錄下的文件。
在linux用戶下試圖進入share用戶的主目錄share是無法成功的，這就防止了linux這個普通用戶修改或刪除普通用戶，同樣cd smb也是不行的。但是允許普通用戶cd /，只是對于普通用戶來說只能讀/下的文件，但是無法修改和刪除/目錄下文件。
5、進程與用戶ID
5.1、與一個進程相關(guān)的用戶ID
不管是執(zhí)行vi、ls、pwd等命令，還是./a.out執(zhí)行自己的可執(zhí)行文件，目的都是為了運行程序，那么與一個進程相關(guān)的用戶ID都有哪些呢？
1）、實際ID
?實際用戶ID
?實際組ID? ?
2）、有效ID
?有效用戶ID
?有效組ID? ?
3）、保存ID
?保存有效用戶ID
?保存有效組ID
5.2、三種類型ID的區(qū)別
5.2.1、實際ID? ?
一般情況下，如果未設(shè)置添加組ID的話，用戶自己跟自己一組，自己親自擔(dān)任組長，用戶ID就是自己的組ID。
vi 程序運行時，當(dāng)前用戶是linux的話，進程的實際ID就是linux，ID是我們登錄時從/etc/passwd中讀出的。即便是我們現(xiàn)在將當(dāng)前用戶切換到了超級用戶或其它的普通用戶，但是之前運行進程的實際用戶ID是不會發(fā)生改變的。
實際ID就是看，我們運行該程序的用戶的實際用戶ID和實際組ID，這個ID取自口令文件/etc/passwd。
5.2.2、有效ID? ?
1）、正常情況
有效組ID由exec函數(shù)（保存），正常在沒有對可執(zhí)行文件設(shè)置用戶ID和設(shè)置組ID的情況下，exec保存的有效ID等于實際ID。
2）、特殊情況（設(shè)置了用戶ID和設(shè)置組ID）
初始時exec函數(shù)保存有效ID等于實際ID
?如果對可執(zhí)行文件設(shè)置了用戶ID的話，exec函數(shù)保存的有效用戶ID就被修改為可執(zhí)行
文件的所屬用戶ID。
?如果對可執(zhí)行文件設(shè)置了組ID的話，exec函數(shù)中保存的有效組ID被修改為可執(zhí)行文件? ? 的所屬組ID。
?如果兩個設(shè)置位都被設(shè)置了的話，exec函數(shù)保存的有效用戶ID和有效組ID都會被修改。
3）、有效ID專門用于文件的權(quán)限檢查。
5.2.3、保存ID
運行程序時，將exec函數(shù)中保存的有效ID保存一個副本。
5.2.4、設(shè)置ID? ?
設(shè)置文件的用戶ID和設(shè)置文件的組ID，這在前面已經(jīng)提到過，目的就是想讓進程的實際ID和有效ID發(fā)生分離，因為正常情況下，有效ID就是實際ID的復(fù)制，但是設(shè)置了用戶ID和組ID后，exec函數(shù)保存的有效用戶ID和有效組ID就會被修改為文件的所屬用戶ID和所屬組ID。
密碼是用戶信息的一部分，它存在了口令文件中，但是用戶信息的重要性導(dǎo)致它是不可以被隨意更改的，所以它是一個屬于超級用戶的文件，所以在一般情況下，普通用戶是沒有辦法對其進行修改的，ls -al /etc/passwd，結(jié)果如下：
-rw-r--r--. 1 root root 2244 Jan 12? 2012 /etc/passwd
看出這個文件的所屬用戶和所屬組都是root，除root外的其它用戶對該文件只能讀，每個普通用戶都有修改自己用戶密碼的權(quán)利，我們常在普通用戶下用passwd這個命令進行修改，修改密碼就涉及/etc/passwd文件的修改，這就需要用到設(shè)置位。
passwd這個命令是一個可執(zhí)行文件，我們執(zhí)行這個命令就是為了運行這個程序。實際上shell腳本的作用就是為了邏輯控制shell命令的執(zhí)行，而每個shell命令其實就是一個可執(zhí)行文件，每個命令運行起來就是一個程序。
執(zhí)行命令ls /usr/bin/passwd? -al
-rwsr-xr-x. 1 root root 25980 Feb 22? 2012 /usr/bin/passwd
這個命令（可執(zhí)行文件），對于其它普通用戶來說只能執(zhí)行而不能讀寫，但是被做了用戶設(shè)置位的設(shè)置，所以執(zhí)行這個程序后，進程的有效用戶ID被設(shè)置為了root，當(dāng)它去改寫/etc/passwd文件時，這個文件的所屬用戶ID等于進程的有效用戶ID，passwd命令能修改/etc/passwd文件。
6、文件權(quán)限的檢查
前面多多少少已經(jīng)講到了文件權(quán)限的檢查，本小節(jié)將集中討論文件權(quán)限的檢查。
文件權(quán)限的檢查實際上分為兩部分：
?文件所屬用戶ID和所屬組ID檢查
?文件讀寫執(zhí)行權(quán)限檢查
7、新創(chuàng)建的的文件和目錄的所有權(quán)
7.1、對于新創(chuàng)建的文件和目錄所有權(quán)遵循如下規(guī)則
1）、新創(chuàng)建的文件（包括目錄在內(nèi)）所屬用戶ID設(shè)置為進程的有效用戶ID，
2）、新文件的有效組ID按如下規(guī)則：
a）、如果該新文件所在目錄的所屬組ID未做設(shè)置，新文件的所屬組ID為進程的有效組ID
b）、如果該新文件所在目錄的所屬組ID做了設(shè)置，新文件的所屬組ID為該文件所在目錄的所屬組ID
7.2、舉例
1）、例1
正常情況下vi或touch file，mkidr kk，試想file和kk的所屬用戶ID和所屬組ID是多少呢？
2）、例2
a）、我們自己寫一個程序，調(diào)用open函數(shù)創(chuàng)建一個新文件file，然后我們對生成a.out所屬? ? 用戶改為root，并且做所屬用戶的設(shè)置位，新文件file的所屬用戶ID是什么
b）、將a.out所在目錄的所屬組ID修改為root，并作組設(shè)置位，那么這時新創(chuàng)建的文件file? ? 的所屬組ID又什么呢？
8、access函數(shù)
open函數(shù)打開已存在文件時會進行文件權(quán)限檢查，用的是進程的有效用戶ID和有效組ID，但是有的時候當(dāng)可執(zhí)行文件被做了設(shè)置為以后，往往進程的實際ID和有效ID不再相同，那么我們可能就像驗證下實際ID對于文件是否具有相應(yīng)的存取權(quán)限呢，access函數(shù)就能夠滿足這樣的功能。
8.1函數(shù)原型和所需頭文件
#include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);
8.2、函數(shù)功能：按照實際ID對文件進行相應(yīng)的存取權(quán)限測試
8.3、函數(shù)參數(shù)
?const char *pathname：文件路徑名
?int mode：文件擦開放式說明，mode與如下選擇
F_OK：測試文件是否存在
R_OK：測試文件是否允許讀
W_OK：測試文件是否允許寫
X_OK：測試文件是否允許執(zhí)行
以上多個選項可用|組合。
8.4、函數(shù)返回值：成功返回0，失敗返回-1，errno被設(shè)置
8.5、測試用例
1）、切換到root用戶，然后touch file，ls file -al
-rw-r--r--. 1 root root 0 Apr 30 14:46 file
2）、回到普通用戶，編譯下面的程序，得到可執(zhí)行文件a.out
9、umask函數(shù)
9.1函數(shù)原型和所需頭文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
mode_t umask(mode_t mask);
9.2、函數(shù)功能：修改文件權(quán)限掩碼
9.3、函數(shù)參數(shù)
?mode_t mask：新的文件權(quán)限掩碼
9.4、函數(shù)返回值：此函數(shù)調(diào)用永遠都會成功返回，返回的是修改前的文件權(quán)限掩碼
10、chmod、fchmod函數(shù)
10.1函數(shù)原型和所需頭文件
#include <sys/stat.h>
int chmod(const char *path, mode_t mode);
int fchmod(int fd, mode_t mode);
10.2、函數(shù)功能：修改文件權(quán)限，一個是用文件路徑操作，一個是用文件描述符操作
10.3、函數(shù)參數(shù)
?const char *path：文件路徑
?int fd：文件描述符
10.4、函數(shù)返回值：調(diào)用成功返回0，失敗返回-1，errno被設(shè)置
10.5、測試用例：略
10.6、注意
1）、我們常見的chmod命令就是這兩函數(shù)的一個調(diào)用界面
2）、chmod命令、chmod函數(shù)和fchmod函數(shù)想要被合法執(zhí)行需滿足下面的條件
a）、超級用戶，無條件執(zhí)行
b）、如果在普通用戶下，進程的有效用戶ID等于文件所屬用戶ID
比如file文件，它的權(quán)限如下
-rw-rw-r--.? 1 root? linux? ? 0 Apr 30 21:33 file
當(dāng)我們在普通用戶執(zhí)行chmod函數(shù)或chmod命令時，因為進程的有效用戶ID是普通用戶，而不是root，所以在在普通用戶相面執(zhí)行chmod命令或函數(shù)失敗，報如下錯誤：
[? ? linux@bogon xiangtan_1404]$ chmod 777 file
報錯chmod: changing permissions of `file': Operation not permitted，權(quán)限受限
3）、只有超級用戶有權(quán)限調(diào)用chmod命令或函數(shù)設(shè)置或修改粘住位
11、粘住位
在早期的unix系統(tǒng)中，如果一個可執(zhí)行文件的粘住位S_ISVTX做了設(shè)置（粘住位st_mode中，前面有提到），那么這個程序第一次執(zhí)行結(jié)束后，這個程序的.text會被保存在交換區(qū)，目的是為了下一次執(zhí)行改程序時，得到快速執(zhí)行，但是實際上現(xiàn)代unix已經(jīng)不再需要粘住位這個技術(shù)了，我們這里就不再講解。
12、chown，fchown，lchown函數(shù)
12.1函數(shù)原型和所需頭文件
#include <unistd.h>
int chown(const char *path, uid_t owner, gid_t group);
int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);
int lchown(const char *path, uid_t owner, gid_t group);
12.2、函數(shù)功能：修改文件的所屬用戶ID或所屬組ID。
12.3、函數(shù)參數(shù)
?const char *path：文件路徑
?int fd：文件描述符
?uid_t owner：指定所屬用戶ID
?gid_t group指定所屬組ID
12.4、函數(shù)返回值：調(diào)用成功返回0，失敗返回-1，errno被設(shè)置。
12.5、測試用例：略
12.6、注意
1）、我們的chown命令是這兩個函數(shù)的調(diào)用界面。
2）、chown用文件路徑操作，fchown功能和chown一樣，但是它使用文件描述符操作。lchown也利用文件路徑操作，不過它可以操作符號連接文件，chown和fchown卻不能。
3）、只有超級用戶才能執(zhí)行chown命令或函數(shù)
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