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到第四章了，不知什么时候才能把这本书看完，耽误的时间太多了。
第四章是在第三章的基础上，主要描述文件系统的其他性质和文件的性质。
4.2 stat、fstat、fstatat、lstat函数
首先来看看这四个函数的原型：
#include <sys/stat.h> ///usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/ int stat (const char *__restrict __file, struct stat *__restrict __buf) int fstat (int __fd, struct stat *__buf) int fstatat (int __fd, const char *__restrict __file, struct stat *__restrict __buf, int __flag) int lstat (const char *__restrict __file, struct stat *__restrict __buf)这几个函数的功能概括起来就是：获得stat结构体。区别就在于stat函数通过文件名获得这一结构体；fstat通过文件描述符；lstat返回该符号链接的有关信息，而不是由该符号链接引用的文件的信息；fstatat返回当前文件夹下（由fd指向）某个文件（文件名为file）的stat结构体。
好了，不管上面的几个函数具体功能为何，其核心都是返回stat结构体，stat定义如下：
struct stat
{
__dev_t st_dev; /* Device. */
#ifndef __x86_64__
unsigned short int __pad1;
#endif
#if defined __x86_64__ || !defined __USE_FILE_OFFSET64
__ino_t st_ino; /* File serial number. */
#else
__ino_t __st_ino; /* 32bit file serial number. */
#endif
#ifndef __x86_64__
__mode_t st_mode; /* File mode. */
__nlink_t st_nlink; /* Link count. */
#else
__nlink_t st_nlink; /* Link count. */
__mode_t st_mode; /* File mode. */
#endif
__uid_t st_uid; /* User ID of the file's owner. */
__gid_t st_gid; /* Group ID of the file's group.*/
#ifdef __x86_64__
int __pad0;
#endif
__dev_t st_rdev; /* Device number, if device. */
#ifndef __x86_64__
unsigned short int __pad2;
#endif
#if defined __x86_64__ || !defined __USE_FILE_OFFSET64
__off_t st_size; /* Size of file, in bytes. */
#else
__off64_t st_size; /* Size of file, in bytes. */
#endif
__blksize_t st_blksize; /* Optimal block size for I/O. */
#if defined __x86_64__ || !defined __USE_FILE_OFFSET64
__blkcnt_t st_blocks; /* Number 512-byte blocks allocated. */
#else
__blkcnt64_t st_blocks; /* Number 512-byte blocks allocated. */
#endif
#ifdef __USE_XOPEN2K8
/* Nanosecond resolution timestamps are stored in a format
equivalent to 'struct timespec'. This is the type used
whenever possible but the Unix namespace rules do not allow the
identifier 'timespec' to appear in the <sys/stat.h> header.
Therefore we have to handle the use of this header in strictly
standard-compliant sources special. */
struct timespec st_atim; /* Time of last access. */
struct timespec st_mtim; /* Time of last modification. */
struct timespec st_ctim; /* Time of last status change. */
# define st_atime st_atim.tv_sec /* Backward compatibility. */
# define st_mtime st_mtim.tv_sec
# define st_ctime st_ctim.tv_sec
#else
__time_t st_atime; /* Time of last access. */
__syscall_ulong_t st_atimensec; /* Nscecs of last access. */
__time_t st_mtime; /* Time of last modification. */
__syscall_ulong_t st_mtimensec; /* Nsecs of last modification. */
__time_t st_ctime; /* Time of last status change. */
__syscall_ulong_t st_ctimensec; /* Nsecs of last status change. */
#endif
#ifdef __x86_64__
__syscall_slong_t __glibc_reserved[3];
#else
# ifndef __USE_FILE_OFFSET64
unsigned long int __glibc_reserved4;
unsigned long int __glibc_reserved5;
# else
__ino64_t st_ino; /* File serial number. */
# endif
#endif
};看过了上面的stat结构体，随意感受了一下stat结构体的内容，接下来对其中几个重要的字段进行研究，首先来看：
__mode_t st_mode;
# define __STD_TYPE typedef __STD_TYPE __MODE_T_TYPE __mode_t; #define __MODE_T_TYPE __U32_TYPE ///usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/typesize.h #define __U32_TYPE unsigned int
这一大堆，来回来去的。
根据APUE，文件共包括以下几类：
好了，再来看看linux的有关内容，还是位于/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/stat.h中
#define __S_ISTYPE(mode, mask) (((mode) & __S_IFMT) == (mask)) #define S_ISDIR(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFDIR) #define S_ISCHR(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFCHR) #define S_ISBLK(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFBLK) #define S_ISREG(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFREG) #ifdef __S_IFIFO # define S_ISFIFO(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFIFO) #endif #ifdef __S_IFLNK # define S_ISLNK(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFLNK) #endif # define S_ISSOCK(mode) __S_ISTYPE((mode), __S_IFSOCK) #ifdef __USE_POSIX199309 # define S_TYPEISMQ(buf) __S_TYPEISMQ(buf) # define S_TYPEISSEM(buf) __S_TYPEISSEM(buf) # define S_TYPEISSHM(buf) __S_TYPEISSHM(buf) #endif
在上一章中我们留下了一个疑问，通过lseek函数可以设定文件的偏移量，但若文件描述符指向管道、FIFO（命名管道）、网络套接字，则lseek返回-1，并将errno设置为ESPIPE。所以我们得到结论文件描述符0、1、2是管道或命名管道。现在终于可以通过实验验证一下了：
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
struct stat buf;
fstat(STDIN_FILENO,&buf);
if(S_ISFIFO(buf.st_mode));
printf("stdin is fifo\n");
fstat(STDOUT_FILENO,&buf);
if(S_ISFIFO(buf.st_mode));
printf("stdout is fifo\n");
fstat(STDERR_FILENO,&buf);
if(S_ISFIFO(buf.st_mode));
printf("stderr is fifo\n");
return 0;
}./test_stat stdin is fifo stdout is fifo stderr is fifo
通过以上实验也验证了我们的推测——文件描述符0、1、2是管道或命名管道。
4.4 节主要讨论设置用户ID与用户组ID的问题，书中给出了一些分析，不过我感觉说的不是很清楚，所以给大家分享一篇blog：http://blog.chinaunix.net/uid-18905703-id-3843177.html
关于以上概念，结合我看到的一些资料，给大家做一个简单的总结。关于这几个概念的区分，还是从现象出发，一个程序要执行首先要知道程序的“有效用户ID”、“有效组ID”、“附属组ID”，知道了以上三个“ID”后还不够，我们还要检查当前的用户“ID”是否与以上三个“ID”相匹配，而这个当前的用户“ID”就是“实际用户ID”与“实际组ID”，也就是登录系统时所用到的身份验证信息。一般来说，当执行一个程序文件时，进程的有效用户ID通常就是实际用户ID，有效组ID通常是实际组ID。但也有特殊情况就是书中提到的passwd命令的执行，关于这个命令的详细分析大家可以参考上面那篇blog。
4.5 文件访问权限
这一节主要要给大家分享一下在访问文件过程中所用到的隐藏权限，这里隐藏的权限是指除了访问文件所需要的权限外，还需要的额外的权限，具体内容如下：
进程每次打开、创建或删除一个文件时，内核就进行文件访问权限测试，这种测试涉及两方面：一方面是文件的所有者，另一方面是执行操作的进程。对于文件的所有者进行管理主要涉及：st_uid（用户ID）、st_gid（用户组ID），对于进程的权限管理需要三个字段：有效用户ID、有限组ID、附属组ID。
有了标识进程与文件权限的信息位，再来就是对这些信息位进行比较，若相符则代表具有权限，若不符则不代表具有相应的权限。以下是内核进行的具体测试过程：
以上4个步骤顺序执行，其中若执行到一个权限规则相匹配则跳出测试，不再进行接下来的测试步骤。
4.6 新文件和目录的所有权
使用open或create创建新文件时，新文件的用户ID设置为进程的有效用户ID。关于组ID可以有以下两个选项：
对linux操作系统如果设置组ID位被设置则新文件的组ID设置为目录的组ID；否则新文件的组ID设置为进程的有效组ID。
好了，说了这么多有关于权限的问题，让我们回过头来再看看在上一章中留下的问题，当时留下的问题是“先在没有写权限的情况下创建文件，即此时文件仅具有读权限，然后写入数据，根据我的实验若文件不存在则可以成功写入数据。此时文件已经存在，再通过读写权限打开文件则出现无权限错误”。对于后一点错误我们已经可以理解了，确实是没有没有权限，因此后来我们加入了“写权限”，则可以成功写入数据，但对于第一点还不是很明白：“没什么没有写权限却可以写入数据？”。
4.7 access和faccessat函数
先来看看这两个函数的原型：
#include <unistd.h> extern int access (const char *__name, int __type) __THROW __nonnull ((1)); extern int faccessat (int __fd, const char *__file, int __type, int __flag) __THROW __nonnull ((2)) __wur;这两个函数的功能是按照实际用户ID和实际组ID来测试文件的访问能力，注意此处一定要两个权限都测试成功，才会返回成功，否则则返回失败。再来看看我们能测试哪些权限，在<unistd.h>中有如下定义，上述定义用于函数的type参数。
#define R_OK 4 /* Test for read permission. */ //通过注释就可以了解其功能，测试读权限 #define W_OK 2 /* Test for write permission. */ //测试写权限 #define X_OK 1 /* Test for execute permission. */ //测试执行权限 #define F_OK 0 /* Test for existence. */ //测试是否存在
access函数通过其定义可以发现，使用文件名标识被测试的文件。faccessat函数通过fd（指向某个文件夹）与文件名共同确定被测试文件。其中若faccessat函数的__flag参数设定为AT_EACCESS，则访问检查用的是调用进程的有效用户ID和有效组ID（同样按照前面的测试顺序，遇到匹配项就跳出），而不是实际用户ID和实际组ID。
通过书中的示例，对access函数的功能进行简单的测试，源码如下：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
if( access(argv[1],R_OK)<0 ) perror(argv[0]);
else printf("read access OK\n");
if( open(argv[1],O_RDONLY)<0 ) perror(argv[0]);
else printf("open for reading OK\n");
return 0;
}
运行结果如下：
./test_access test_access read access OK open for reading OK
./test_access /etc/shadow ./test_access: Permission denied ./test_access: Permission denied
su //切换到root用户 chown root test_access //切换用户ID为root，通过这一步操作就可以使用open函数打开文件 chmod u+s test_access //打开用户设置用户ID位，设置用户ID位的作用用一句话概括就是“执行者将具有该程序所有者的权限”，在我们的例子中就是普通用户具有root用户的读 权限 ls -l test_access //此时程序的所有者已经变为root用户，同时设置用户ID位也被设置——“s”。 -rwsrwxr-x 1 root 8712 6月 26 17:36 test_access exit //返回普通用户 ./test_access /etc/shadow ./test_access: Permission denied //本来设置了“s”位，普通用户应该具有与root用户相同的权限，即普通用户同样可以读权限，但因为access函数使用实际用户ID与实际组ID进行 测试，所以出现无权限错误。 open for reading OK //同理由于设置了“s”位，而root用户具有读权限，普通用户具有与root用户相同的权限，则可以通过open函数打开。
4.8 umask函数
umask函数为进程设置文件模式创建屏蔽字，并返回之前的值（这是少数几个没有出错返回函数中的一个）。函数原型：
#include <sys/stat.h> extern __mode_t umask (__mode_t __mask) __THROW;其中，参数cmask是由9个常量中的若干个按位“或”构成的。在文件模式创建屏蔽字中为1的位，在文件mode中的相应位一定被关闭。
通过一个实例感受以下函数的功能，源码如下：
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define RWRWRW (S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH)
int main(int argc,char* argv[])
{
umask(0);
if(creat("foo",RWRWRW)<0) perror(argv[0]);
umask(S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH);
if(creat("bar",RWRWRW)<0) perror(argv[0]);
return 0;
}ls -l foo bar -rw------- 1 andywang andywang 0 6月 26 21:16 bar -rw-rw-rw- 1 andywang andywang 0 6月 26 21:16 foo
4.9 chmod、fchmod、fchmodat函数
先来看看函数原型：
#include <sys/stat.h>
extern int chmod (const char *__file, __mode_t __mode)
__THROW __nonnull ((1));
extern int fchmod (int __fd, __mode_t __mode) __THROW;
extern int fchmodat (int __fd, const char *__file, __mode_t __mode,
int __flag)
__THROW __nonnull ((2)) __wur;
以上三个函数的功能是更改现有文件的访问权限。chmod函数在指定的文件上进行操作，而fchmod函数则对已打开的文件进行操作。fchmodat函数则对已打开的文件进行操作。fchmodat函数与chmod函数在下面两种情况下是相同的：一种是pathname参数为绝对路径，另一种是fd参数取值为AT_FDCWD而pathname参数为相对路径。否则，fchmodat计算相对于打开目录（由fd参数指向）的pathname。flag参数可以用于改变fchmodat的行为，当设置了AT_SYMLINK_NOFOLLOW标志时，fchmodat并不会跟随符号链接。
为了改变一个文件的权限位，进程的有效用户ID必须等于文件所有者ID，或者该进程必须具有超级用户权限。
除了前文中提到的9个权限位外还有6个权限位，全部权限如下：
#define S_ISUID __S_ISUID /* Set user ID on execution. */ #define S_ISGID __S_ISGID /* Set group ID on execution. */ # define S_ISVTX __S_ISVTX #define S_IRUSR __S_IREAD /* Read by owner. */ #define S_IWUSR __S_IWRITE /* Write by owner. */ #define S_IXUSR __S_IEXEC /* Execute by owner. */ #define S_IRWXU (__S_IREAD|__S_IWRITE|__S_IEXEC) #define S_IRGRP (S_IRUSR >> 3) /* Read by group. */ #define S_IWGRP (S_IWUSR >> 3) /* Write by group. */ #define S_IXGRP (S_IXUSR >> 3) /* Execute by group. */ /* Read, write, and execute by group. */ #define S_IRWXG (S_IRWXU >> 3) #define S_IROTH (S_IRGRP >> 3) /* Read by others. */ #define S_IWOTH (S_IWGRP >> 3) /* Write by others. */ #define S_IXOTH (S_IXGRP >> 3) /* Execute by others. */ /* Read, write, and execute by others. */ #define S_IRWXO (S_IRWXG >> 3)
好了，还是结合书中的例子看一下，源码如下：
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
struct stat statbuf;
if( stat("foo",&statbuf)<0 ) perror(argv[0]);
if( chmod("foo", (statbuf.st_mode & ~S_IXGRP) | S_ISGID) <0 ) perror(argv[0]);
if( chmod("bar", S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IROTH ) <0 ) perror(argv[0]);
return 0;
}ls -l bar foo -rw------- 1 andywang andywang 0 6月 27 22:31 bar -rw-r--r-- 1 andywang andywang 0 6月 27 22:31 foo
ls -l bar foo -rw-r--r-- 1 andywang andywang 0 6月 27 22:32 bar -rw-rwSrw- 1 andywang andywang 0 6月 27 22:32 foo
再来是foo文件，首先通过stat函数获得已有的文件权限，再来通过操作关闭“组执行”权限，并打开“执行时设置组ID”标志（在ls命令中以“S”体现）。此处要注意的一点是：“S”代表不包括执行位，“s”代表包括执行位。chmod不会影响文件的最后修改时间。
好了，说了这么多让我们来看看文件权限计算到底是怎么进行的，我们已经知道了文件权限标志是如何定义的，让我们来看看具体值：
#define __S_ISUID 04000 /* Set user ID on execution. */ #define __S_ISGID 02000 /* Set group ID on execution. */ #define __S_ISVTX 01000 /* Save swapped text after use (sticky). */ #define __S_IREAD 0400 /* Read by owner. */ #define __S_IWRITE 0200 /* Write by owner. */ #define __S_IEXEC 0100 /* Execute by owner. */
好了，文件权限的实际值就是：
#define S_ISUID __S_ISUID //04000，数字以“0”开头，说明是8进制数字 #define S_ISGID __S_ISGID //02000 # define S_ISVTX __S_ISVTX //01000 #define S_IRUSR __S_IREAD //0400 #define S_IWUSR __S_IWRITE //0200 #define S_IXUSR __S_IEXEC //0100 #define S_IRWXU (__S_IREAD|__S_IWRITE|__S_IEXEC) // 0700 #define S_IRGRP (S_IRUSR >> 3) //左移三位，变为0040 #define S_IWGRP (S_IWUSR >> 3) //左移三位，变为0020 #define S_IXGRP (S_IXUSR >> 3) //左移三位，变为0010 /* Read, write, and execute by group. */ #define S_IRWXG (S_IRWXU >> 3) //左移三位，变为0070 #define S_IROTH (S_IRGRP >> 3) //在0040的基础上再次左移三位，变为0004 #define S_IWOTH (S_IWGRP >> 3) //0002 #define S_IXOTH (S_IXGRP >> 3) //0001 /* Read, write, and execute by others. */ #define S_IRWXO (S_IRWXG >> 3) //0007
通过上面的计算，可以发现权限位的值与“chmod”命令中所使用的值完全相同，不同权限之间使用“|”运算进行计算，这一点没有什么问题。
再来看看关闭一个标志位所进行的计算，通过上面的例子可以看到，关闭一个权限位所使用的是“先取反，再进行与运算”。还是结合上面的代码来看一看，“S_IXGRP”的值为“0010”编程2进制就是“000001000”（首位的0不参与运算），此时代表仅有“组执行”权限开启，取反后变为“111110111”，仅有“组执行”位关闭，此时进行与运算，则“组执行”位一定会被关闭，而其他权限位则保持不变，如此就实现了关闭“组执行”位的功能。
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原文地址：http://blog.csdn.net/u012927281/article/details/51737312
