信息安全系统设计基础第九周学习总结
第十章 系统级I/O的实践
学习目标：
代码阅读理解：
1.编译运行代码
2.使用man学习理解相关系统调用, 理解参数、返回值的含义
3.会用grep -nr xxx /usr/include 查宏定义who1.c
who2.c
cp1.c
echostate.c
fileinfo.c
filesize.c
ls1.c
ls2.c
setecho.c
spwd.c
testioctl.c
一、自己编写的who
1.正版who应该是：
- 我们可以看到，who命令是查询当前登录的每个用户，输出包括用户名、终端类型、登录日期及远程主机。
- man一下who，可以看到，who命令是读取/var/run/utmp文件来得到以上信息的。
- man一下utmp，知道utmp这个文件，是二进制文件，里面保存的是结构体数组，这些数组是struct utmp结构体的。
2.自己尝试编写
（1）伪代码
- 打开记录所在文件：utmp
- 将文件中的记录逐条读取
- 每一条读取的记录都要在屏幕上打印
- 关闭文件（2）问题1：
- 刚开始的时候觉得是警告就没有在意，因为之前运行代码的时候也有警告，但是最后可以运行出来。
- 但是：
问题1解决：
- 在record.ut_time输出时我使用的类型是字符数组%s，但是实际上:
- 它在utmp中定义的是ut_tv.tv_sec,而ut_sec是int32_t型的。所以我换用了%ld输出。
成功版1
（3）问题2：
- 这个与正版的who运行看起来差别还是挺大的
- 第一，没有对齐
- 第二，时间显示看不懂
- 第三，记录比正版who多
问题2解决
解决对齐问题：
- 对齐的问题很好解决。我使用的是\t制表符来排的，但是由于user的长度不一，导致错位，可以换成固定长度，不足补0的方法显示。
解决时间显示问题：
- 使用man查找与time格式化相关（这一部分改了好久，最后还是去网上搜索的编写who的相关内容、time的相关内容才得以解决）
- 判断应该是strftime，进入查看用法，继续修改try_who代码
- 这个警告应该是64位机的问题，运行之后和第一次的问题一样显示核心已转储，但是我到现在都不知道怎么在原句上解决。
- 百度了一下想仔细看一下这个localtime的问题，找到一篇特别详细的文章：c++ 时间类型详解(time_t和tm)，我决定分开每一步的变量试一试，直接在定义的时候就限制住每一个变量，至少能知道到底是哪一个错了，结果没有警告，编译运行成功：
解决显示记录多的问题：
- 问题原因：utmp中保存的用户，不仅仅是已经登陆的用户，还有系统的其他服务所需要的，所以在显出所有登陆用户的时候，应该过滤掉其他用户，只保留登陆用户。在utmp结构中的ut_type可以区别，登陆用户的ut_type是USER_PROCESS，加一个判断就可以了：
- 终于和正版who至少看起来一样了！！！
（4）改进
- 在打开和关闭文件的时候加上失败情况处理。
3.我的代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h> //read
#include <sys/types.h> //open
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <utmp.h> //utmp
#include <time.h> //strftime
int main()
{
struct utmp record;
int fd;
int len = sizeof(record);
struct tm *p;
time_t t;
char fortime[40];
if ( (fd = open(UTMP_FILE, O_RDONLY)) == -1 )
{
perror( UTMP_FILE );
exit(1);
}
while(read(fd,&record,len))
{
if(record.ut_type == USER_PROCESS)//只显示类型为USER_PROCESS的一般进程
{
printf("%-10.10s",record.ut_user);
printf("%-10.10s",record.ut_line);
//以下为对时间的转换操作
t = record.ut_time;
p = localtime(&t);
strftime(fortime,40,"%F %R",p);
printf("%12s",fortime);
if(record.ut_host[0]!='\0');
printf("\t(%s)",record.ut_host);
printf("\n");
}
}
if (close(fd) == -1)
{
perror( UTMP_FILE );
exit(1);
}
return 0;
}4.who——老师的代码
*其实看别人写的代码比自己写更纠结...
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <utmp.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define SHOWHOST
int show_info( struct utmp *utbufp )
{
printf("%-8.8s", utbufp->ut_name);
printf(" ");
printf("%-8.8s", utbufp->ut_line);
printf(" ");
printf("%10ld", utbufp->ut_time);
printf(" ");
#ifdef SHOWHOST //？这个是为了测试代码时用的吗？
printf("(%s)", utbufp->ut_host);
#endif
printf("\n");
return 0;
}
int main()
{
struct utmp current_record;
int utmpfd;
int reclen = sizeof(current_record);
/*打开UTMP_FILE读取信息，如果打开失败则输出失败信息。*/
if ( (utmpfd = open(UTMP_FILE, O_RDONLY)) == -1 ){
perror( UTMP_FILE );
exit(1);
}
/*读取信息到存储器中，reclen就是是读的字节数，然后再调用函数打印出来。*/
while ( read(utmpfd, ¤t_record, reclen) == reclen )
show_info(¤t_record);
close(utmpfd);
return 0;
}- 这个代码没有做记录的判断，也没有做时间的转换
- 老师两个who代码是一样的？
2.ls
3.filesize
（1）代码
#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
int main()
{
struct stat infobuf;
if ( stat( "/etc/passwd", &infobuf) == -1 )
perror("/etc/passwd");
else
printf(" The size of /etc/passwd is %d\n", infobuf.st_size );
}（2）功能
- 用st_size计算文件的字节数大小。
4.fileinfo
（1）代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
void show_stat_info(char *, struct stat *);
int main(int argc, char *argv[])
{
struct stat info;
if (argc>1)
{
if( stat(argv[1], &info) != -1 ){
show_stat_info( argv[1], &info );
return 0;
}
else
perror(argv[1]);
}
return 1;
}
void show_stat_info(char *fname, struct stat *buf)
{
printf(" mode: %o\n", buf->st_mode);
printf(" links: %d\n", buf->st_nlink);
printf(" user: %d\n", buf->st_uid);
printf(" group: %d\n", buf->st_gid);
printf(" size: %d\n", (int)buf->st_size);
printf("modtime: %d\n", (int)buf->st_mtime);
printf(" name: %s\n", fname );
}（2）功能
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
void do_ls(char []);
int main(int argc, char *argv[])
{
/*如果操作数只有1个，表明ls后面没有带参数，默认为当前目录，.表示当前目录。*/
if ( argc == 1 )
do_ls( "." );
/*如果ls后面有参数，就把参数读入argv中。*/
else
while ( --argc ){
printf("%s:\n", *++argv );
do_ls( *argv );
}
return 0;
}
/*因为ls和dir功能相近，用dir来实现ls*/
void do_ls( char dirname[] )
{
DIR *dir_ptr;
struct dirent *direntp;
/*如果没有指向的那个地址，报错*/
if ( ( dir_ptr = opendir( dirname ) ) == NULL )
fprintf(stderr,"ls1: cannot open %s\n", dirname);
else
{
/*递归的方式来读取*/
while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
printf("%s\n", direntp->d_name );
closedir(dir_ptr);
}
}- 这个功能用来实现显示文件信息
mode：st_mode 文件的类型和存取的权限
links：st_nlink 连到该文件的硬链接数目，刚建立的文件值为1
user：st_uid 用户ID
group：st_gid 组ID
size：st_size 文件字节数
modtime：st_mtime 最后一次修改时间
name： 输入的文件名5.setecho与echostate
（1）代码
setecho：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#define oops(s,x) { perror(s); exit(x); }
int main(int argc, char *argv[])
{
struct termios info;
if (argc == 1) //后面没有带参数的话就不做任何操作，退出
exit(0);
if (tcgetattr(0,&info)==-1)//tcgetattr函数用于获取与终端相关的参数。参数fd为终端的文件描述符，返回的结果保存在termios 结构体中，这里fd为0，是标准输入。这句用于读取设备属性
oops("tcgettattr", 1);
if ( argv[1][0] == 'y' )//如果运行命令后面的参数第一个字母是“y”，执行“设置打开提示符”的命令
info.c_lflag |= ECHO ;/*打开提示符*/
else//对其它所有的参数都执行“设置隐藏提示符”的命令
info.c_lflag &= ~ECHO ;/*隐藏提示符*/
if ( tcsetattr(0,TCSANOW,&info) == -1 )//将修改后的参数写回设备
oops("tcsetattr",2);
return 0;
}echostate：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
int main()
{
struct termios info;
int rv;
rv = tcgetattr( 0, &info ); /* read values from driver */
if ( rv == -1 ){
perror( "tcgetattr");
exit(1);
}
if ( info.c_lflag & ECHO )
printf(" echo is on , since its bit is 1\n");
else
printf(" echo is OFF, since its bit is 0\n");
return 0;
}（2）功能
setecho用来改变输入指令是否可见。
输入y（或是以y开头的一串字符），命令可见 否则（即输入不以y开头的字符），命令不可见echostate显示输入命令是否可见。
echo is on：命令可见 echo is off：命令不可见
6.spwd
（1）代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
ino_t get_inode(char *);
void printpathto(ino_t);
void inum_to_name(ino_t , char *, int );
int main()
{
printpathto( get_inode( "." ) );
putchar('\n');
return 0;
}
void printpathto( ino_t this_inode )
{
ino_t my_inode ;
char its_name[BUFSIZ];
if ( get_inode("..") != this_inode )
{
chdir( ".." );
inum_to_name(this_inode,its_name,BUFSIZ);
my_inode = get_inode( "." );
printpathto( my_inode );
printf("/%s", its_name );
}
}
void inum_to_name(ino_t inode_to_find , char *namebuf, int buflen)
{
DIR *dir_ptr;
struct dirent *direntp;
dir_ptr = opendir( "." );
if ( dir_ptr == NULL ){
perror( "." );
exit(1);
}
while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
if ( direntp->d_ino == inode_to_find )
{
strncpy( namebuf, direntp->d_name, buflen);
namebuf[buflen-1] = '\0';
closedir( dir_ptr );
return;
}
fprintf(stderr, "error looking for inum %d\n", (int) inode_to_find);
exit(1);
}
ino_t get_inode( char *fname )
{
struct stat info;
if ( stat( fname , &info ) == -1 ){
fprintf(stderr, "Cannot stat ");
perror(fname);
exit(1);
}
return info.st_ino;
}（2）功能
- 列出当前目录
7.testioctl
（1）代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main()
{
struct winsize size;
if( isatty(STDOUT_FILENO) == 0)
exit(1);
if (ioctl(STDOUT_FILENO, TIOCGWINSZ, &size) < 0) {
perror("ioctl TIOCGWINSZ error");
exit(1);
}
printf("%d rows %d columns\n", size.ws_row, size.ws_col);
return 0;
}（2）功能
- 获得终端设备的窗口大小
- 下图一个是我的终端全屏的，一个是还原之后的。
8.cp
（1）代码
#include <stdio.h>//标准输入输出
#include <stdlib.h>//C标准函数库
#include <unistd.h>//Unix类系统定义符号常量
#include <fcntl.h>//定义了很多宏和open，fcntl函数原型
#define BUFFERSIZE 4096//定义存储器容量
#define COPYMODE 0644//定义复制的长度
void oops(char *, char *);
int main(int argc, char *argv[])
{
int in_fd, out_fd, n_chars;//三个描述符值
char buf[BUFFERSIZE];//存储器位置
if (argc != 3) {//检查argc的值是否为三，如果不是，返回标准错误
fprintf(stderr, "usage: %s source destination\n", *argv);
exit(1);
}
/*检查cp的第一个参数，要复制的文件，用open打开，in_fd为open返回的描述符
如果返回-1，代表打开失败，提示错误*/
if ((in_fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1)
oops("Cannot open ", argv[1]);
/*检查cp的第二个参数，复制的目的地址，用create在目的地址创建新文件，out_fd为open返回的描述符
如果返回-1，代表创建失败，提示错误*/
if ((out_fd = creat(argv[2], COPYMODE)) == -1)
oops("Cannot creat", argv[2]);
/*cp指令的动作就是读取一个文件的内容到存储器，在新的地址创建空白文件，再从存储器将内容写入新文件。
这里判断复制是否成功：
如果能读取顺利，而读取的位数和写的位数不同，是写错误；
如果读取失败，是读错误。*/
while ((n_chars = read(in_fd, buf, BUFFERSIZE)) > 0)
if (write(out_fd, buf, n_chars) != n_chars)
oops("Write error to ", argv[2]);
if (n_chars == -1)
oops("Read error from ", argv[1]);
/*这里执行的是关闭文件的动作，in_fd和out_fd两个文件描述符
所指向的文件只要有一个关闭错误，就提示关闭错误。*/
if (close(in_fd) == -1 || close(out_fd) == -1)
oops("Error closing files", "");
}
/*这个是用来输出错误信息的函数*/
void oops(char *s1, char *s2)
{
fprintf(stderr, "Error: %s ", s1);
perror(s2);//用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备(stderr)
exit(1);
}参考资料
参考资料1：深入理解计算机系统（第二版）
参考资料2：编写who命令--从Linux中学习Linux
参考资料3：c++ 时间类型详解(time_t和tm)
参考资料4：20135202闫佳歆——信息安全系统设计基础第八周学习总结