姓名：姜思维 学号：19020100333 学院：电子工程学院
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【嵌牛导读】Linux_Api文件属性
【嵌牛鼻子】Linux_Api 文件属性
【嵌牛提问】什么是Linux_Api的文件属性？
【嵌牛正文】
1、引言
上一章通过学习文件io，知道了如何打开文件、对文件进行读写数据等的操作，那么我们这一章将换一个角度，专门围绕文件属性进行相关的讨论。
2、文件类型
之前说过，在Linux下一切皆是文件。应用层看待底层机制时，一切皆以文件的眼光看待，但是底层的机制之间的毕竟是有所不同，根据这些不同，文件也被分为如下几种。
2.1、普通文件（regular file：符号-），其又分为如下两种
a）、文本文件（ascci二进制文件）
b）、二进制文件（纯二进制文件）
对linux内核而言，这两种文件并无区别，具体如何解释均有应用程序说了算。
2.2、目录文件（director file：符号d）：一种特殊的文件，用以包含其它文件的文件名字和指向这些
文件对应i节点的节点编号，目录允许读，那么用户就可以读目录文件，但是只有内核可以写目录 文件。
2.3、字符特殊文件（character special file：符号c）：对应字符设备。
2.4、块特殊文件（block special file：符号b）：对应块设备（如磁盘等）。
2.5、FIFO（符号p）：有名管道文件，用于进程间通信，是一种纯软机制。
2.6、套接口（socket：符号s）：用于实现跨机进程间的网络通信，当然也可用于实现本地（本机）
进程间的通信。
2.7、符号连接（symbolic link：符号l）：用以指向另外一个文件，类似于windos界面下的快捷图标。
所有的这些文件中，普通文件数量最多，最常见，其次是目录文件。
3、获取文件属性的函数，stat、fstat、lstat
3.1、函数原型
#include
#include
#include
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、函数功能
获取文件的属性信息，文件的属性信息存在了磁盘上该文件对应的inode（i结点）结点中，但
是open打开文件时又会从磁盘i节点中复制一份到内存v节点中i节点结构中，这三个函数还
是有一些区别的。
a）、stat：利用文件路径名从磁盘上的i节点中读取文件属性到buf结构体中。
b）、fstat：前提是文件已经打开，利用文件描述符直接从v结点中的i结点结构中读出文件的属
性，该函数直接从内存中读，但是stat直接从磁盘读取。
c）、lstat：如果操作的文件是符号连接文件时，直接读取的是符号连接文件的属性信息，而stat
和fstat读的是符号连接文件指向文件的属性。所以我们说stat和fstat是一个符号跟随的函 数，而lstat不是。有关符号跟随的问题后面将再次讲解。
3.4、参数说明
a）、const char *path：文件路径名。
b）、int fd：文件描述符。
c）、struct stat *buf：存放读出的文件属性信息。
3.4.1、struct stat *buf结构体说明
struct stat {
dev_t st_dev; /* 块设备号 */
ino_t st_ino; /* inode结点号 */
mode_t st_mode; /* 文件类型和文件权限*/
nlink_t st_nlink; /* 链接数 */
uid_t st_uid; /* 文件所属用户ID*/
gid_t st_gid; /* 文件所属组ID */
dev_t st_rdev; /* 字符设备ID */
off_t st_size; /* 文件大小 */
blksize_t st_blksize; /* 系统每次按块Io操作时，块的大小（一般是512或1024） */
blkcnt_t st_blocks; /* 块的索引号 */
time_t st_atime; /* 最后一次访问时间，如read*/
time_t st_mtime; /* 最后一次修改时间 */
time_t st_ctime; /* 最后一次状态修改的时间，如权限，所有者的修改 */
};
以上这些结构体成员专门用来存放文件的相关属性，囊括了我们讲的7种文件，但是每种类型的文件都不会全用上这些成员项。比如说块设备文件用了块设备ID st_dev后，就不会使用字符设备ID st_rdev，又如文件的大小只有普通文件和目录才有，其它文件是没有的。
3.4.2、st_uid、st_gid
st_uid：文件所属用户ID
st_gid：文件所属组ID
3.4.3、st_mode
st_mode其实是unsigned short（被typedef为了mode_t）的类型，包含了文件类型、设置位和文件权限。
3.4.4、ls -al看到的文件权限
7种文件决大部分属性是相同的，但是每种不同的文件都有自己独特的属性，这些属性都是stat函数从磁盘中读到了struct stat结构体中，ls -al的目的就是把struct stat结构体描述共有属性显示出来，我们下面以普通文件为例进行说明。
我们执行ls -al main
3.5、返回值
调用成功，返回0，失败返回-1，errno被设置。
3.6、测试用例
3.6.1、stat和lstat函数
事先在当前路径下touch一个file的普通文件，然后调用stat函数获取文件属性。
4、超级用户（root用户）和普通用户
a）、root用户对 / 下所有的文件有读写权限，而我们登陆的linux系统软件的内核代码和一些重
要文件也放在了root下，所以我们并不主张用root权限操作，这可能会修改或删除某些重要文
件导致系统崩溃。
b）、当普通用户登陆成功后，会自动进入家目录下的主目录下（/home/xxxx）， 主目录路径记
录在了/etc/passwd中的用户信息中。以我的普通用户linux为例，ls /home/ 看下，结果如下：
linux share smb
家目录/home/存放的是主目录，每个主目录就是每个注册过的用户的合法操作目录，该普通用户在自己的主目录下拥有对所有文件操作的权利。当前普通用户是无法cd进入其它普通用户的主目录，目的是防止你修改或删除其它普通用户私有的文件（添加组ID除外）。
普通用户对/下的文件只有读权限，而没有写权限，目的是为了防止普通用户修改或删除超级用户的/目录下的文件。
在linux用户下试图进入share用户的主目录share是无法成功的，这就防止了linux这个普通用户修改或删除普通用户，同样cd smb也是不行的。但是允许普通用户cd /，只是对于普通用户来说只能读/下的文件，但是无法修改和删除/目录下文件。
5、进程与用户ID
5.1、与一个进程相关的用户ID
不管是执行vi、ls、pwd等命令，还是./a.out执行自己的可执行文件，目的都是为了运行程序，那么与一个进程相关的用户ID都有哪些呢？
1）、实际ID
•实际用户ID
•实际组ID
2）、有效ID
•有效用户ID
•有效组ID
3）、保存ID
•保存有效用户ID
•保存有效组ID
5.2、三种类型ID的区别
5.2.1、实际ID
一般情况下，如果未设置添加组ID的话，用户自己跟自己一组，自己亲自担任组长，用户ID就是自己的组ID。
vi 程序运行时，当前用户是linux的话，进程的实际ID就是linux，ID是我们登录时从/etc/passwd中读出的。即便是我们现在将当前用户切换到了超级用户或其它的普通用户，但是之前运行进程的实际用户ID是不会发生改变的。
实际ID就是看，我们运行该程序的用户的实际用户ID和实际组ID，这个ID取自口令文件/etc/passwd。
5.2.2、有效ID
1）、正常情况
有效组ID由exec函数（保存），正常在没有对可执行文件设置用户ID和设置组ID的情况下，exec保存的有效ID等于实际ID。
2）、特殊情况（设置了用户ID和设置组ID）
初始时exec函数保存有效ID等于实际ID
•如果对可执行文件设置了用户ID的话，exec函数保存的有效用户ID就被修改为可执行
文件的所属用户ID。
•如果对可执行文件设置了组ID的话，exec函数中保存的有效组ID被修改为可执行文件 的所属组ID。
•如果两个设置位都被设置了的话，exec函数保存的有效用户ID和有效组ID都会被修改。
3）、有效ID专门用于文件的权限检查。
5.2.3、保存ID
运行程序时，将exec函数中保存的有效ID保存一个副本。
5.2.4、设置ID
设置文件的用户ID和设置文件的组ID，这在前面已经提到过，目的就是想让进程的实际ID和有效ID发生分离，因为正常情况下，有效ID就是实际ID的复制，但是设置了用户ID和组ID后，exec函数保存的有效用户ID和有效组ID就会被修改为文件的所属用户ID和所属组ID。
密码是用户信息的一部分，它存在了口令文件中，但是用户信息的重要性导致它是不可以被随意更改的，所以它是一个属于超级用户的文件，所以在一般情况下，普通用户是没有办法对其进行修改的，ls -al /etc/passwd，结果如下：
-rw-r--r--. 1 root root 2244 Jan 12 2012 /etc/passwd
看出这个文件的所属用户和所属组都是root，除root外的其它用户对该文件只能读，每个普通用户都有修改自己用户密码的权利，我们常在普通用户下用passwd这个命令进行修改，修改密码就涉及/etc/passwd文件的修改，这就需要用到设置位。
passwd这个命令是一个可执行文件，我们执行这个命令就是为了运行这个程序。实际上shell脚本的作用就是为了逻辑控制shell命令的执行，而每个shell命令其实就是一个可执行文件，每个命令运行起来就是一个程序。
执行命令ls /usr/bin/passwd -al
-rwsr-xr-x. 1 root root 25980 Feb 22 2012 /usr/bin/passwd
这个命令（可执行文件），对于其它普通用户来说只能执行而不能读写，但是被做了用户设置位的设置，所以执行这个程序后，进程的有效用户ID被设置为了root，当它去改写/etc/passwd文件时，这个文件的所属用户ID等于进程的有效用户ID，passwd命令能修改/etc/passwd文件。
6、文件权限的检查
前面多多少少已经讲到了文件权限的检查，本小节将集中讨论文件权限的检查。
文件权限的检查实际上分为两部分：
•文件所属用户ID和所属组ID检查
•文件读写执行权限检查
7、新创建的的文件和目录的所有权
7.1、对于新创建的文件和目录所有权遵循如下规则
1）、新创建的文件（包括目录在内）所属用户ID设置为进程的有效用户ID，
2）、新文件的有效组ID按如下规则：
a）、如果该新文件所在目录的所属组ID未做设置，新文件的所属组ID为进程的有效组ID
b）、如果该新文件所在目录的所属组ID做了设置，新文件的所属组ID为该文件所在目录的所属组ID
7.2、举例
1）、例1
正常情况下vi或touch file，mkidr kk，试想file和kk的所属用户ID和所属组ID是多少呢？
2）、例2
a）、我们自己写一个程序，调用open函数创建一个新文件file，然后我们对生成a.out所属 用户改为root，并且做所属用户的设置位，新文件file的所属用户ID是什么
b）、将a.out所在目录的所属组ID修改为root，并作组设置位，那么这时新创建的文件file 的所属组ID又什么呢？
8、access函数
open函数打开已存在文件时会进行文件权限检查，用的是进程的有效用户ID和有效组ID，但是有的时候当可执行文件被做了设置为以后，往往进程的实际ID和有效ID不再相同，那么我们可能就像验证下实际ID对于文件是否具有相应的存取权限呢，access函数就能够满足这样的功能。
8.1函数原型和所需头文件
#include
int access(const char *pathname, int mode);
8.2、函数功能：按照实际ID对文件进行相应的存取权限测试
8.3、函数参数
•const char *pathname：文件路径名
•int mode：文件擦开放式说明，mode与如下选择
F_OK：测试文件是否存在
R_OK：测试文件是否允许读
W_OK：测试文件是否允许写
X_OK：测试文件是否允许执行
以上多个选项可用|组合。
8.4、函数返回值：成功返回0，失败返回-1，errno被设置
8.5、测试用例
1）、切换到root用户，然后touch file，ls file -al
-rw-r--r--. 1 root root 0 Apr 30 14:46 file
2）、回到普通用户，编译下面的程序，得到可执行文件a.out
9、umask函数
9.1函数原型和所需头文件
#include
#include
mode_t umask(mode_t mask);
9.2、函数功能：修改文件权限掩码
9.3、函数参数
•mode_t mask：新的文件权限掩码
9.4、函数返回值：此函数调用永远都会成功返回，返回的是修改前的文件权限掩码
10、chmod、fchmod函数
10.1函数原型和所需头文件
#include
int chmod(const char *path, mode_t mode);
int fchmod(int fd, mode_t mode);
10.2、函数功能：修改文件权限，一个是用文件路径操作，一个是用文件描述符操作
10.3、函数参数
•const char *path：文件路径
•int fd：文件描述符
10.4、函数返回值：调用成功返回0，失败返回-1，errno被设置
10.5、测试用例：略
10.6、注意
1）、我们常见的chmod命令就是这两函数的一个调用界面
2）、chmod命令、chmod函数和fchmod函数想要被合法执行需满足下面的条件
a）、超级用户，无条件执行
b）、如果在普通用户下，进程的有效用户ID等于文件所属用户ID
比如file文件，它的权限如下
-rw-rw-r--. 1 root linux 0 Apr 30 21:33 file
当我们在普通用户执行chmod函数或chmod命令时，因为进程的有效用户ID是普通用户，而不是root，所以在在普通用户相面执行chmod命令或函数失败，报如下错误：
[ linux@bogon xiangtan_1404]$ chmod 777 file
报错chmod: changing permissions of `file': Operation not permitted，权限受限
3）、只有超级用户有权限调用chmod命令或函数设置或修改粘住位
11、粘住位
在早期的unix系统中，如果一个可执行文件的粘住位S_ISVTX做了设置（粘住位st_mode中，前面有提到），那么这个程序第一次执行结束后，这个程序的.text会被保存在交换区，目的是为了下一次执行改程序时，得到快速执行，但是实际上现代unix已经不再需要粘住位这个技术了，我们这里就不再讲解。
12、chown，fchown，lchown函数
12.1函数原型和所需头文件
#include
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、函数功能：修改文件的所属用户ID或所属组ID。
12.3、函数参数
•const char *path：文件路径
•int fd：文件描述符
•uid_t owner：指定所属用户ID
•gid_t group指定所属组ID
12.4、函数返回值：调用成功返回0，失败返回-1，errno被设置。
12.5、测试用例：略
12.6、注意
1）、我们的chown命令是这两个函数的调用界面。
2）、chown用文件路径操作，fchown功能和chown一样，但是它使用文件描述符操作。lchown也利用文件路径操作，不过它可以操作符号连接文件，chown和fchown却不能。
3）、只有超级用户才能执行chown命令或函数
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