【TLPI读书笔记】十五、文件属性

获取文件信息：`stat()`

利用系统调用stat()、lstat()以及fstat，可获取与文件有关的信息，其中大部分提取自文件i节点

#include <sys/stat.h>

int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
                                        All return 0 on success, or -1 on error

以上3个系统调用之间仅有的区别在于对文件的描述方式不同

stat()会返回所命名文件的相关信息
lstat()与stat()类似，区别在于如果文件属于符号链接，那么所返回的信息针对的是符号链接自身
fstat()则会返回由某个打开文件描述符所指代文件的相关信息

参数

pathname：指定文件路径
fd：指定文件描述符

statbuf：用来存储文件信息的缓冲区地址，为stat结构：

struct stat {
   dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */
   ino_t     st_ino;         /* Inode number */
   mode_t    st_mode;        /* File type and mode */
   nlink_t   st_nlink;       /* Number of hard links */
   uid_t     st_uid;         /* User ID of owner */
   gid_t     st_gid;         /* Group ID of owner */
   dev_t     st_rdev;        /* Device ID (if special file) */
   off_t     st_size;        /* Total size, in bytes */
   blksize_t st_blksize;     /* Block size for filesystem I/O */
   blkcnt_t  st_blocks;      /* Number of 512B blocks allocated */
   time_t      st_atime;       /* Time of last access */
   time_t      st_mtime;       /* Time of last modification */
   time_t      st_ctime;       /* Time of last status change */
};

返回值
- 成功：返回0
- 失败：返回-1

下面对stat结构的一些重要字段加以说明：

设备ID和i节点号
st_dev字段标识文件所驻留的设备。st_ino字段则包含了文件的i节点号。
文件所有权
st_uid和st_gid字段分别标识文件的属主和属组。
链接数
st_nlink字段包含了指向文件的（硬）链接数。
文件类型及权限
st_mode字段内含有位掩码，起标识文件类型和指定文件权限的双重作用。与常量S_IFMT相与（&），可从该字段中解析文件类型。
文件大小、已分配块以及最优I/O块大小
- 对于常规文件，st_size字段表示文件的字节数。对于符号链接，则表示链接所指路径名的长度，以字节为单位。对于共享内存对象，该字段则表示对象大小。
- st_blocks字段表示实际分配给文件的总块数，块大小为512字节，其中包括了为指针块所分配的空间。现代UNIX使用更大尺寸的逻辑块，st_blocks的取值总是2、4、8的倍数。
- st_blksize字段所指并非底层文件系统的块大小，而是针对文件系统上文件进行I/O操作时的最优块大小（以字节为单位）。一般而言st_blksize的值为4096
文件时间戳
st_atime、st_mtime和st_ctime字段分别记录了对文件的上次访问时间、上次修改时间、以及文件状态发生改变的上次时间。这3个字段的类型均属于time_t，是标准的UNIX时间格式。

文件时间戳

stat结构的st_atime、st_mtime和st_ctime字段所含为文件时间戳，分别记录了对文件的上次访问时间、上次修改时间以及文件状态上次发生变更的时间。

使用`utime()`和`utimes()`来改变文件时间戳

使用utime()或与之相关的系统调用集之一，可显式改变存储于文件i节点中的文件上次访问时间戳和上次修改时间戳

#include <utime.h>

int utime(const char *pathname, struct utimbuf *buf);
                                        Return 0 on success, or -1 on error

参数
- pathname：标识欲修改时间的文件。若为符号链接会进一步解除引用
- buf：指定需要修改数据的值。为utimbuf结构指针，可为NULL则置为当前时间
返回值
- 成功：返回0
- 失败：返回-1

使用`utimensat()`和`futimens()`改变文件时间戳

utimensat()系统调用和futimens()库函数为设置对文件的上次访问和修改时间戳提供了扩展功能。优点如下：

可按纳秒级精度设置时间戳
可独立设置某一时间戳
可独立将任一时间戳置为当前时间

utimensat()系统调用会把由pathname指定文件的时间戳更新为由数组times指定的值。

#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <sys/stat.h>

int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct timespec times[2], int flags);
                                        Returns 0 on success, or -1 on error

参数
- dirfd：目录的文件描述符
- pathname：标识欲修改时间的文件
- times：指定需要修改数据的值。为timespec结构数组，可为NULL则将以上两文件都置为当前时间
- flags：指定是否为符号链接解引用，为0或者AT_SYMLINK_NOFOLLOW则不会解引用
返回值
- 成功：返回0
- 失败：返回-1

使用futimens()库函数可更新打开文件描述符fd所指代文件的各个文件时间戳

#define _GNU_SOURCE
#include <sys/stat.h>

int futimens(int fd, const struct timespec times[2]);
                                        Returns 0 on success, or -1 on error

参数与utimensat()所对应参数的用法相同

文件属主

每个文件都有一个与之关联的用户ID（UID）和组ID（GID），藉此可以判定文件的属主和属组

新建文件的属主

文件创建时，其用户ID“取自”进程的有效用户ID。而新建文件的组ID则“取自”进程的有效组ID（等同于System V系统默认行为）或父目录的组ID（BSD系统行为）。
此外，其行为还受文件系统装配选项影响。

改变文件属主：`chown()`、`fchown()`和`lchown()`

系统调用chown()、fchown()和lchown()可用来改变文件的属主和属组

#include <unistd.h>

int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
#=====================================================================
#define _XOPEN_SOURCE 500
#include <unistd.h>

int lchown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);
int fchown(int fd, uid_t owner, gid_t group);
                                        All returns 0 on success, or -1 on error

以上3个系统调用的区别类似stat()一族：

chown()改变指定的文件所有权
lchown()与chown()相同，不同在于若参数指定为符号链接不会解引用而操作符号链接本身
fchown()同样改变文件所有权，只是指定文件的参数由文件描述符指定
参数
- pathname：指定文件路径
- fd：指定文件描述符
- owner：指定属主（UID）
- group：指定属组（GID）
返回值
- 成功：返回0
- 失败：返回-1

文件权限

普通文件的权限

stat结构中st_mod字段的低12位定义了文件权限。其中的前3位为专用位，分别是set-user-ID位、set-group-ID位和sticky位。其余9位则构成了定义权限的掩码，分别授予访问文件的各类用户。
文件权限掩码分为三类：

Owner：属主
Group：属组
Other：其他人

可为每一类用户授予的权限如下：

Read：可读取文件内容
Write：可更改文件内容
Execute：可执行文件

目录权限

目录与文件拥有相同的权限方案，只是对3种权限的含义另有所指。

Read：可列出目录之下的内容（仅仅是文件名列表）
Write：可在目录内创建、删除文件（需要同时拥有 Execute 权限，且操作的仅仅是文件，不涉及文件内容）
Execute：可访问目录中的文件（可查看文件内容，即使没有 Read 权限）

访问文件时，需要拥有对路径名所列所有目录的执行权限。

权限检查算法

检查文件权限时，内核所遵循的规则如下：

对于特权级进程，授予其所有访问权限
若进程的有效用户ID与文件的用户ID（属主）相同，内核会根据文件的属主授权，授予进程相应的访问权限
若进程的有效组ID或任一附属组ID与文件的组ID（属组）相匹配，内核会根据文件的属组权限，授予进程对文件的相应访问权限
若以上三点皆不满足，内核会根据文件的其他人（other）权限，授予进程相应权限

内核会依次执行上述检查，只要匹配检查规则之一，便会停止检查。

检查对文件的访问权限：`access()`

系统调用access()就是根据进程的真实用户ID和组ID（以及附属组ID），去检查对pathname参数所指定文件的访问权限

#include <unistd.h>

int access(const char *pathname, int mode);
                        Returns 0 if all permissions are granted, otherwise -1

参数
- pathname：指定文件
- mode：指定所要检查的权限位掩码，用指定常量相或（|）而成的值
返回值
- 成功：返回0（即满足权限）
- 失败：返回-1（即不满足权限或者发生错误）

由于对某一文件调用access()与对同一文件的后续操作之间存在时间差，因此（不论间隔多么短暂）执行后续操作时，也无法保证在对文件对后续操作时由access()所返回的信息依然正确。所以建议杜绝使用access()。

Set-User-ID、Set-Group-ID 和 Sticky 位

除了9位用来表明属主、属组和其他用户的权限之外，文件权限掩码还另设有3个附加位，分别为Set-user-ID(bit 0400)、Set-group-ID(bit 0200) 和Sticky(bit 0100)位。

Set-group-ID位还有其他两种用途：对于在nogrpid选项装配的目录下所新建的文件，控制其群组从属关系；还可用于强制锁定文件
Sticky位，在老的UNIX实现中，目的是为了常用程序的运行速度更快；但在现代UNIX实现中，作用于目录时，Sticky权限位起限制删除位的作用。
- 为目录设置该位，则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()、rmdir()）和重命名（rename()）操作。
- 可藉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，但不能删除隶属于其他用户的文件。
- 可通过chmod命令（chmod +t file）或chmod()系统调用来设置文件的Sticky权限位。

进程的文件模式创建掩码：`umask()`

对于新建文件（open()）或目录（mkdir()），都会有一个mode参数来指定文件的权限。然而文件模式创建掩码（简称umask）会对这个设置进行修改，umask是一种进程属性，当进程新建文件或目录时，该属性用于指明应屏蔽哪些权限位。
系统调用umask()将进程的umask改变为mask参数所指定的值（原值是继承自其父 shell）

#include <sys/stat.h>

mode_t umask(mode_t mask);
                    Always successfullly returns the previous process umask

参数mask可以以八进制或指定常量相或（|）来指定；该系统调用总会成功，并返回进程的前一 umask。

更改文件权限：`chmod()`和`fchmod()`

可利用系统调用chmod()和fchmod()去修改文件权限

#include <sys/stat.h>

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

#define _OPEN_SOURCE 500
#include <sys/stat.h>
int fchmod(int fd, mode_t mode);
                            Both return 0 on success, or -1 on error

两系统调用的区别仅仅是指定文件的方式不同。
上述系统调用修改权限默认是针对整个所有权限位，如果要修改特定权限位，需先调用stat()来获取文件的现有权限，调整想要修改的权限位，然后使用该系统调用去更新权限。

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i-node flags（I 节点标志）。该特性是一种非标准的Linux扩展功能。

在 shell 中，可通过执行chattr和lsattr命令来设置和查看 i 节点标志
在程序中，可利用ioctl()系统调用来获取并修改 i 节点标志

总结

本文主要介绍的内容是文件属性，然后由此展开文件权限。

【TLPI读书笔记】十五、文件属性

获取文件信息：`stat()`

文件时间戳

使用`utime()`和`utimes()`来改变文件时间戳

使用`utimensat()`和`futimens()`改变文件时间戳

文件属主

新建文件的属主

改变文件属主：`chown()`、`fchown()`和`lchown()`

文件权限

普通文件的权限

目录权限

权限检查算法

检查对文件的访问权限：`access()`

Set-User-ID、Set-Group-ID 和 Sticky 位

进程的文件模式创建掩码：`umask()`

更改文件权限：`chmod()`和`fchmod()`

i 节点标志

总结

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【TLPI读书笔记】 十五、文件属性

获取文件信息：stat()

文件时间戳

使用utime()和utimes()来改变文件时间戳

使用utimensat()和futimens()改变文件时间戳

文件属主

新建文件的属主

改变文件属主：chown()、fchown()和lchown()

文件权限

普通文件的权限

目录权限

权限检查算法

检查对文件的访问权限：access()

Set-User-ID、Set-Group-ID 和 Sticky 位

进程的文件模式创建掩码：umask()

更改文件权限：chmod()和fchmod()

i 节点标志

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【TLPI读书笔记】十五、文件属性

获取文件信息：`stat()`

使用`utime()`和`utimes()`来改变文件时间戳

使用`utimensat()`和`futimens()`改变文件时间戳

改变文件属主：`chown()`、`fchown()`和`lchown()`

检查对文件的访问权限：`access()`

进程的文件模式创建掩码：`umask()`

更改文件权限：`chmod()`和`fchmod()`