【APUE】文件系统 — 系统数据和文件信息 - 码农知识堂

【APUE】文件系统 — 系统数据和文件信息
目录

一、/etc/passwd

1.1 getpwnam

1.2 getpwuid

二、/etc/group

2.1 getgrnam

2.2 getgrgid

三、/etc/shadow

补充：何为良好的加密？

3.1 getspnam

3.2 密码校验示例

3.2.1 crypt

3.2.2 getpass

3.2.3 代码实现

四、时间戳相关

4.1 time

4.2 gmtime

4.3 localtime

4.4 mktime

4.5 strftime

五、补充说明

UNIX 系统的正常运作需要使用大量的与系统有关的数据文件。例如用户登录 UNIX 系统时，或者执行 ls -l 等命令时，都需要从这些数据文件获取必要的数据

在不同系统环境下，这些数据文件所储存的内容与格式，甚至数据文件名都可能不太一样。标准提供了读取不同系统下数据文件的接口

后续将简单介绍一下相关数据文件，并介绍获取数据文件内容的接口。注意：所介绍的数据文件依赖于当前系统环境（毕竟如果所有系统环境的数据文件都一样，还需要统一的接口干嘛？直接从文件里读取数据不就得了）

一、/etc/passwd

第一个介绍的数据文件为 /etc/passwd，首先查看该文件：
```
vim /etc/passwd
```
这是在 Ubuntu 某 LTS 版下的文件内容：

针对其中某两条（行）进行分析：

这里用户密码部分以 x 显示，原因后面再介绍

下面介绍读取数据文件的接口（接口是为了统一与标准化）

1.1 getpwnam

man 3 getpwnam
```
#include 
#include 
 
struct passwd * getpwnam(const char *name);
```
功能：用于获取 /etc/passwd 文件中内容的接口（通过用户名获取）
- name — 在 /etc/passwd 文件中查询用户名为 name 的那一行，并将那一行的内容填充至 passwd 结构体并返回
其中，struct passwd 内容如下：可以看出一个结构体中的各个成员就对应了 /etc/passwd 文件中的一行的不同字段
```
struct passwd {
    char   *pw_name;       /* username */
    char   *pw_passwd;     /* user password */
    uid_t   pw_uid;        /* user ID */
    gid_t   pw_gid;        /* group ID */
    char   *pw_gecos;      /* user information */
    char   *pw_dir;        /* home directory */
    char   *pw_shell;      /* shell program */
};
```
1.2 getpwuid

man 3 getpwuid
```
#include 
#include 
 
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
```
功能：用于获取 /etc/passwd 文件中内容的接口（通过用户 ID 获取）
- uid — 在 /etc/passwd 文件中查询用户 ID 为 uid 的那一行，并将那一行的内容填充至 passwd 结构体并返回
代码示例
```
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
int main(int argc, char * argv[]) {
 
        if (argc < 3) {
                // 检验命令行参数
                fprintf(stderr, "Usage: %s <-uid/-n> \n", argv[0]);
                exit(-1);
        }
        struct passwd * pwline;
        if (strcmp(argv[1],"-uid") == 0) {    // 注意字符串的比较方式
                pwline = getpwuid(atoi(argv[2]));    // 需要将char*进行转换
                if (pwline == NULL) {    // 错误检查
                        printf("Not found or error!\n");
                        exit(-1);
                }
        } else if (strcmp(argv[1], "-n") == 0) {
                pwline = getpwnam(argv[2]);
                if (pwline == NULL) {
                        printf("Not found or error!\n");
                        exit(-1);
                }
        } else {
                exit(-1);
        }
        printf("username: %s, user ID: %d, group ID: %d, user password: %s\n", pwline->pw_name, pwline->pw_uid, pwline->pw_gid, pwline->pw_passwd);
        exit(0);
 
}
```
可以看出，能够通过用户名或者用户 ID，并依靠接口获取 /etc/passwd 数据文件中的信息

二、/etc/group

第二个介绍的数据文件为 /etc/group，首先查看该文件：
```
vim /etc/group
```
这是在 Ubuntu 某 LTS 版下的文件内容：

针对其中某条进行分析：

这里组密码部分以 x 显示，原因后面再介绍

下面介绍读取数据文件的接口（接口是为了统一与标准化）

2.1 getgrnam

man 3 getgrnam
```
#include 
#include 
 
struct group *getgrnam(const char *name);
```
功能：用于获取 /etc/group 文件中内容的接口（通过组名获取）
- name — 在 /etc/group 文件中查询组名为 name 的那一行，并将那一行的内容填充至 group 结构体并返回
其中，struct group 内容如下：可以看出一个结构体中的各个成员就对应了 /etc/group 文件中的一行的不同字段
```
struct group {
    char   *gr_name;        /* group name */
    char   *gr_passwd;      /* group password */
    gid_t   gr_gid;         /* group ID */
    char  **gr_mem;         /* NULL-terminated array of pointers to names of group members */
};
```
2.2 getgrgid

man 3 getgrgid
```
#include 
#include 
 
struct group *getgrgid(gid_t gid);
```
功能：用于获取 /etc/group 文件中内容的接口（通过组 ID 获取）
- gid — 在 /etc/group 文件中查询组 ID 为 gid 的那一行，并将那一行的内容填充至 group 结构体并返回
三、/etc/shadow

取出一行出来分析，这里主要分析第二个字段的内容：这个字段的内容就是加密密码

由于 /etc/passwd 文件对所有用户都可读，所以将用户密码存放于 /etc/passwd 是一个安全隐患。因此，现在许多 Linux 系统都使用了 shadow 技术，把真正的加密后的用户密码（也称口令）字段存放到 /etc/shadow 文件中，而在 /etc/passwd 文件的口令字段中只存放一个特殊的字符，例如 “x” 或者 “*”

补充：何为良好的加密？

首先，加密一定要能解密！

问：hash 是加密吗？

答：不是，hash 最多算混淆，因为多个不同的原值可能通过 hash 映射到相同的 hash 值，那么从 hash 值恢复出唯一原值是无法实现的，即加密之后无法解密了

其次，即使相同的原串，经过加密，也应该得到不同的加密后串

为什么要这样？如果相同的原串加密后得到相同的加密后串会怎么样？下面讲一个故事

因此，相同原串能够加密得到不同加密后串，主要目的是为了防止系统管理员监守自盗

接下来继续介绍 /etc/shadow 第二个字段的内容，看看 UNIX 系统如何实现加密的

一个条加密密码由下面三部分组成（缺一不可）：
1. 加密方式
2. 杂字串
3. 原串与杂字串进行或运算后，再通过加密方式处理后所得到的串
根据加密方式与杂字串，能够反推并运算得到加密前的串，故满足能解密的条件

即使是相同的原串，由于系统针对不同的用户提供不同杂字串，故即使原串，与不同的杂字串或运算后，再处理得到的串也不同，所得到的加密后串不同，故满足相同原串可得到不同加密后串

下面介绍读取数据文件的接口（接口是为了统一与标准化）

3.1 getspnam

man 3 getspnam
```
#include 
 
struct spwd *getspnam(const char *name);
```
功能：用于获取 /etc/shadow 文件中内容的接口（通过登录名获取）
- name — 在 /etc/shadow 文件中查询登录名为 name 的那一行，并将那一行的内容填充至 spwd 结构体并返回
其中，struct spwd 内容如下：一个结构体中的各个成员对应了 /etc/shadow 文件中的一行的不同字段（以 : 分隔一行的不同字段值）
```
struct spwd {
    char *sp_namp;     /* Login name */
    char *sp_pwdp;     /* Encrypted password */
    long  sp_lstchg;   /* Date of last change (measured in days since 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)) */
    long  sp_min;      /* Min # of days between changes */
    long  sp_max;      /* Max # of days between changes */
    long  sp_warn;     /* # of days before password expires to warn user to change it */
    long  sp_inact;    /* # of days after password expires until account is disabled */
    long  sp_expire;   /* Date when account expires(measured in days since 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)) */
    unsigned long sp_flag;  /* Reserved */
};
```
```
struct spwd {
    char *sp_namp; /* 登录名 */
    char *sp_pwdp; /* 加密密码 */
    long sp_lstchg; /* 上次更改日期（以 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 后的天数为单位） */ */
    long sp_min; /* 两次更改之间的最短间隔天数 */
    long sp_max; /* 最大更改间隔天数 */
    long sp_warn; /* 密码过期前警告用户更改密码的天数 */
    long sp_inact; /* 密码过期后直到账户被禁用的天数 */
    long sp_expire; /* 帐户过期日期（以 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC) 后的天数为单位） */
    unsigned long sp_flag; /* 保留 */
};
```
需要注意一点：即使是通过这个接口获取 /etc/shadow 中的内容，也需要调用这个接口的用户有能够访问 /etc/shadow 的权限！

3.2 密码校验示例

在此之前需要先补充几个函数

3.2.1 crypt
```
#define _XOPEN_SOURCE
#include 
 
char *crypt(const char *key, const char *salt);
 
Link with -lcrypt
```
功能：用于给串进行加密
- key — 待加密的原串
- salt — 指定加密方式与杂字串，salt 应该具有 "$id$salt$..." 的形式，id 表示特定加密方式，salt 表示特定杂字串，第三个 $ 符后的部分将被忽略
- 返回加密后的串（注意包括了三个部分......）
- 编译的时候要加 -lcrypt；定义宏要在包含头文件之前
3.2.2 getpass
```
 #include 
 
char *getpass(const char *prompt);
```
功能：获取输入密码（想一下登录 root 用户时候的 LINUX 命令行输入密码时候的效果，这个函数就能达到这个效果，本质上是在函数内部暂时关闭了终端的回显）
- prompt：打印的提示字符
- 返回获取到的字符串，不包括 '\n'
3.2.3 代码实现
```
#define _XOPEN_SOURCE    // 要在所有头文件包含前宏定义
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
int main(int argc, char * argv[]) {
 
        if (argc < 2) {
                fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]);
                exit(-1);
        }
 
        struct spwd * shadowline = getspnam(argv[1]);    // 根据登录名获取/etc/shadow的一行
 
        char * input_pass = getpass("PassWord:");    // 获取输入原串
 
        char * crypted_pass = crypt(input_pass, shadowline->sp_pwdp);    // 获取加密后串，按照指定加密方式和杂字串加密
        // 用 与 从/etc/shadow得到的那行的加密串 相同的加密方式和杂字串，对输入原串进行加密
 
        if (strcmp(shadowline->sp_pwdp, crypted_pass) == 0)
                puts("ok!");
        else
                puts("false!");
 
        exit(0);
 
}
```
四、时间戳相关

首先介绍一下一个时间的表示方式

UNIX 系统内部对时间的表示方式：time_t 类型的符号整数，表示自 1970 年 1 月 1 日早晨 0 点以来的秒数，又称时间戳

用户喜欢看到的时间表示方式：char * 类型的字符串，直观明了

程序员最容易操作的表示方式：struct tm 结构体，结构体中的字段记录了年月日等详细信息

这几种表示方式之间可以互相转化，相互之间关系如下：

下面介绍上图中的几个比较常用的函数用法

4.1 time

man 2 time
```
#include 
 
time_t time(time_t *tloc);
 
// time() returns the time as the number of seconds since the Epoch, 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC).
```
功能：获取当前时间距离 1970 年 1 月 1 日早晨 0 点以来的秒数（即获取时间戳）
- tloc — 若 tloc 不是 NULL，则获取到的结果将存至 tloc 所指向的位置
- 函数返回获取到的结果
因为函数这样设计，那么我们就有两种获取时间戳的方式
```
#include 
#include 
#include 
 
int main() {
 
        time_t timestamp;
        time(×tamp);    // 或者：timestamp = time(NULL);
        printf("%ld\n", timestamp);
 
        exit(0);
}
```
4.2 gmtime

man 3 gmtime
```
#include 
 
struct tm *gmtime(const time_t *timep);
```
功能：将时间戳转化为 UTC 时间，并填充至结构体的各个字段
- timep — 待转换的时间戳
- struct tm — 待被填充的结构体
- 函数返回被填充完毕的结构体
被填充的结构体中的字段含义如下：
```
struct tm {
    int tm_sec;    /* Seconds (0-60) */
    int tm_min;    /* Minutes (0-59) */
    int tm_hour;   /* Hours (0-23) */
    int tm_mday;   /* Day of the month (1-31) */
    int tm_mon;    /* Month (0-11) */
    int tm_year;   /* Year - 1900 */
    int tm_wday;   /* Day of the week (0-6, Sunday = 0) */
    int tm_yday;   /* Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) */
    int tm_isdst;  /* Daylight saving time */
};
```
因此，我们可以先获取时间戳，再通过时间戳获取这样的一个结构体，从而在结构体中得到我们想要的 UTC 时间信息

4.3 localtime

man 3 localtime
```
#include 
 
struct tm *localtime(const time_t *timep);
```
功能：将时间戳转化为本地时间，并填充至结构体的各个字段
- timep — 待转换的时间戳
- struct tm — 待被填充的结构体
- 函数返回被填充完毕的结构体
被填充的结构体与 gmtime 中介绍的结构体相同

gmtime 得到的是 0 时区，把 UTC 时间转换成北京时间的话，需要在年数上加 1900，月份上加 1，小时数加上 8

localtime 得到的是本地时间，该函数同 gmtime 唯一区别是，在转换小时数不需要加上 8 了

4.4 mktime

man 3 mktime
```
#include 
 
time_t mktime(struct tm *tm);
```
功能：将 struct tm 结构体所代表的时间转化为时间戳
- tm — 用于表示时间的结构体
- 返回结构体所表示时间的时间戳
注意：该函数的形参不是 const，说明可能会对实参内容进行改变：怎么改变呢？

if structure members are outside their valid interval, they will be normalized (so that, for example, 40 October is changed into 9 November)

可以用这个特性，计算：从当前时间开始的第1000天是哪一年哪一月哪一日
```
#include 
#include 
#include 
 
int main() {
 
        time_t timestamp = time(NULL);
 
        struct tm * tm = localtime(×tamp);
 
        tm->tm_mday += 1000;
 
        mktime(tm);    // 自动对tm中的内容进行了标准化处理
 
        printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n", tm->tm_year + 1900, tm->tm_mon, tm->tm_mday, tm->tm_hour, tm->tm_min, tm->tm_sec);
 
        exit(0);
}
```
4.5 strftime

man 3 strftime
```
#include 
 
size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format, const struct tm *tm);
```
功能：格式化 struct tm 结构体为字符串

函数根据指定 format 格式化 struct tm，并将结果放入容量为 max 的字符数组中。具体如何通过 format 指定格式详见 man 手册

五、补充说明

之前说过，在不同系统环境下，数据文件所储存的内容与格式，甚至数据文件名都可能不太一样。标准提供了读取不同系统下数据文件的接口

为了说明这一点，我们看看在 macOS 系统下，接口 getpwnam 的内容：

仔细看，在macOS 下，getpwnam 是从 /etc/master.passwd 文件中获取数据的，而并不像 ubuntu 下从 /etc/passwd 文件中获取数据，这能够说明不同系统下数据文件是不同的
相关阅读:
文档管理系统如何为 4 家制造商提供竞争优势
 崖山YashanDB启动数据库监控服务操作记录
 Android终端硬件通讯总结（串口通讯、Usb Com、Usb、蓝牙、Wifi）
【源码+项目部署】Java项目实战_Java进销存管理系统_Java项目开发_Java开源项目_Java课程设计_Java毕业设计_Java课设项目
 rsyslog-日志管理 logrotate-日志轮转
 vim 自动添加脚本信息
 国产音频放大器工作原理以及应用领域
 【大数据】CDC 技术：变化数据捕获
 自己整理博哥爱运维0817-----k8s集成GitLib流水线
 这是你没见过的MindSpore 2.0.0 for Windows GPU版
原文地址：https://blog.csdn.net/qq_41657851/article/details/133655543

【APUE】文件系统 — 系统数据和文件信息

一、/etc/passwd

1.1 getpwnam

1.2 getpwuid

二、/etc/group

2.1 getgrnam

2.2 getgrgid

三、/etc/shadow

补充：何为良好的加密？

3.1 getspnam

3.2 密码校验示例

3.2.1 crypt

3.2.2 getpass

3.2.3 代码实现

四、时间戳相关

4.1 time

4.2 gmtime

4.3 localtime

4.4 mktime

4.5 strftime

五、补充说明