系统调用跟踪——ls功能实现

Posted 2021-09-22 LxFly

  在上篇文章中我们跟踪ls命令看到了其所使用的这么几个系统调用：stat、openat、fstat、getdents、close、write等，这里再简单介绍下这几个系统调用的功能：
  stat：为获取文件状态系统调用
  openat：将打开目录/data获取它的文件描述符，返回值3即为文件描述符；
  fstat：获取文件描述符为3的文件状态
  getdents64：获取文件描述符为3的目录项
  close：关闭文件描述符3
  write：在获取到文件目录信息后将参数2中的信息标准输出到控制台

系统调用

  在golang中已经给我们封装好了系统调用的相关函数，只要调用相关函数传入所对应的参数即可，go中的系统调用相关函数都放在syscall包下，如在调用sys_getcwd，获取当前工作目录的绝对路径：

//接收目录字节数组
dir:=make([]byte,100)
//调用sys_getcwd系统调用
n,e:= syscall.Getcwd(dir)
fmt.Println(string(dir))

实现ls

  在Linux中将所有的设备都当做文件来处理，用文件描述符来标识每个文件对象；标准输入、标准输出、标准错误的文件描述符分别为：0、1、2；
ls指令的具体实现流程为：获取目录状态、获取目录项、获取文件状态、获取用户信息；
  在调用getdents64系统调用获取目录项时需要传入该目录的文件描述符，所以需提前获取该目录的文件描述符；

具体的实现流程为:

状态对象stat

st_ino   与该文件关联的inode
st_dev   保存文件的设备
st_uid   文件属主的UID号
st_gid   文件属主的GID号
st_atime 文件上一次被访问的时间
st_ctime 文件的权限、属主、组或内容上一次被修改的时间
st_mtime 文件的内容上一次被修改的时间。（和st_ctime的不同之处显而易见）
st_nlink  该文件上硬连接的个数

dir目录对象

d_ino  int64  //索引节点
off_t  int64  //目录中文件偏移
reclen int16  //长度
d_type int8   //文件类型
d_name []byte //文件名

用户信息： 所属用户、所属组、
权限信息： 目录、文件、符号链接、读写执行

实现伪代码：

//获取目录文件描述符  只读|非阻塞|打开目录|执行系统调用时关闭文件描述符(自动关闭) 
fd,e := syscall.Openat(-0x64,path,syscall.O_RDONLY|syscall.O_NONBLOCK|sysc all.O_DIRECTORY|syscall.O_CLOEXEC, 0666)   
//获取目录状态
e := syscall.Lstat(path, dirStat)
var b = make([]byte, dirStat.Size)
//获得目录项
n, e := syscall.Getdents(fd, b)
buf := bytes.NewBuffer(b)
//目录信息
dir := &dirent{}
var c = 0
//遍历获取目录信息
for ; c < n; {
  _ = binary.Read(buf, binary.LittleEndian, &dir.d_ino)
  binary.Read(buf, binary.LittleEndian, &dir.off_t)
  binary.Read(buf, binary.LittleEndian, &dir.reclen)
  binary.Read(buf, binary.LittleEndian, &dir.d_type)
  //名称长度
  nLen := dir.reclen - 19
  name := buf.Next(int(nLen))
  dir.d_name = name[:len(name)-1]
  //获取目录中文件状态信息
  e := syscall.Stat(filePath, stat)
  if e != nil {
     fmt.Println(e.Error())
  }else {
    mode := stat.Mode
    m := parserAuth(mode)
    //使用uid获取用户名
    u, e := user.LookupId(strconv.Itoa(int(stat.Uid)))
    if e == nil {
      //使用gid获取组名
      g, _ := user.LookupGroupId(u.Gid) //mtim 最后一次修改文件时间,atim 最  后一次访问文件时间 ctim最后一次改变文件状态时间
      opt:=&option{m,u.Username,g.Name,int(stat.Size),time.Unix(stat.Mtim.Unix()).Format(TIME_LAYOUT), string(dir.d_name)}
      list = append(list, opt)
     }
   }
   c = c + int(dir.reclen)
 }

程序执行：

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