《信息安全系统设计与实现》第四周学习笔记

文件操作

文件操作级别

• 文件操作分为五个级别：
  • 硬件级别
    1. fdisk
    2. mkfs
    3. fsck
    4. 碎片整理
  • 操作系统内核中的文件系统函数
  • 系统调用
  • I/O库函数
  • 用户命令
  • sh脚本

文件I/O操作

• 双线上方的上半部分表示内核空间，下半部分表示进程的用户空间
• 该图显示了进程读/写文件流时的操作序列

低级别文件操作

分区

• 一个块存储设备，如硬盘、U盘、SD卡等，可以分为几个逻辑单元，称为分区
• fdisk是一个交互程序。它有一个显示所以命令的帮助菜单。它收集用户的输入，在内存中创建一个分区表，该分区表仅在用户输入w命令时才被写入磁盘映像的MBR。但是在内存中，它允许用户创建、检查和修改分区。

格式化分区

• 为了存储文件，必须先为特定的文件系统准备好分区，该操作习惯上称为格式化磁盘或磁盘分区。

挂载分区

• 用dd命令创建一个虚拟磁盘映像
  • dd if=/dev/zero of=vdisk bs=1024 count=32768
• 在vdisk上运行fdisk来创建一个分区P1
  • fdisk vdisk
• 使用以下扇区数在vdisk的分区1上创建一个循环设备
  • losetup -o $(expr 2048 * 512) --sizelimit $(expr 65535 * 512) /dev/loop1 vdisk

使用系统调用进行文件操作

系统调用

• 系统调用（简称syscall）是一种允许进程进入Kmode以执行Umode不允许操作的机制

系统调用手册页

• man2子目录中列出了所以系统调用手册页
  man 2 stat
  man 2 open
  man 2 read

使用系统调用进行文件操作

• 系统调用必须由程序发出，它们的用法就像普通函数调用一样。每个系统调用都是一个库函数，它汇集系统调用参数，并最终向操作系统内核发出一个系统调用

常用的系统调用

• stat: 获取文件状态信息
  • int stat(char *filename, struct stat *buf)
    int fstat(int filedes, dtruct stat *buf)
    int lstat(char *filename, struct stat *buf)
• open: 打开一个文件进行读、写、追加
  • int open(char *file,int flags, int mode)
• close: 关闭打开的文件描述符
  • int close(int fd)
• read：读取打开的文件描述符
  • int read(int fd,char buf[ ],int count)
• write：写入打开的文件描述符
  • int write(int fd, char buf[ ], int count)

链接文件

• 硬链接文件
  • 命令
    ln oldpath newpath
  • 创建从newpath到oldpath的硬链接。对应的系统调用
    link(char *oldpath, char *newpath)
• 软链接
  • 命令
    ln -s oldpath newpath
  • 创建从newpath到oldpath的软链接或符号链接。对应的系统调用
    symlink(char *oldpath, char *newpath)

stat系统调用

•  #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <sys/stat.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <unistd.h>
  
   int main() {
   const char *file_path = "/path/to/your/file"; // 替换成您要查询的文件的路径
   struct stat file_info;
  
   // 使用stat()函数获取文件信息
   if (stat(file_path, &file_info) == 0) {
    printf("文件信息:\n");
    printf("文件大小: %ld 字节\n", file_info.st_size);
    printf("文件权限: %o\n", file_info.st_mode & 0777);
    printf("文件拥有者的用户ID: %d\n", file_info.st_uid);
    printf("文件拥有者的组ID: %d\n", file_info.st_gid);
    printf("设备ID: %ld\n", file_info.st_dev);
   } else {
    perror("获取文件信息失败");
    return EXIT_FAILURE;
   }
  
   return EXIT_SUCCESS;
   }
  

文件类型和权限

• 在stat结构体中，大多数字段都无需解释。只有st_mode字段需要进行说明

opendir-readdir函数

readlink函数

• Linux的open()系统调用遵循符号链接。因此，无法打开符号链接文件并读取其内容。要想读取符号链接文件的内容，我们必须使用readlink系统调用，即：
  int readlink(char *pathname, char buf[],int bufsize);

open-close-lseek系统调用

• open：打开一个文件进行读、写、追加
  • int open(char *file, int flags, int mode);
• close：关闭打开的文件描述符
  • int close(int fd);
• read：读取打开的文件描述符
  • int read(int fd, char buf[], int count);
• write：写入打开的文件描述符
  • int write(int fd, char buf[], int count);
• lseek：将文件描述符的字节偏移量重新定位为偏移量
  • int lseek(int fd, int offset, int whence);
• umask：设置文件创建掩码；文件权限为（mask& ~mask）

文件操作示例程序

苏格拉底挑战