TLPI读书笔记第16章-扩展属性
16.1 概述
EA 可用于实现访问列表（第 17 章）和文件能力（第 39 章）。但就设计而论，其能力绝不仅限于此。例如，还可利用 EA 去记录文件的版本号、与文件的 MIME 类型/字符集有关的信息，或是指向图符的指针。 SUSv3 并未对 EA 加以规范。但少数其他 UNIX 实现却提供了类似的特性，其中知名的有现代 BSD（详见 extattr(2)）系列和 Solaris 9 及其后续版本(详见 fsattr(5))。 EA 需要有底层文件系统来提供支撑， Btrfs、 ext2、 ext3、 ext4、 JFS、 Reiserfs 以及 XFS等文件系统都支持 EA。
EA 命名空间
EA 的命名格式为 namespace.name。其中 namespace 用来把 EA 从功能上划分为截然不同的几大类，而 name 则用来在既定命名空间内唯一标识某个 EA。 可供 namespace 使用的值有 4 个： user、 trusted、 system 以及 security。这 4 类 EA 的用途如下所示。 1.user EA 将在文件权限检查的制约下由非特权级进程操控。欲获取 user EA 值，需要有文件的读权限； 欲改变 user EA 值， 则需要写权限。（若无所需权限， 将会导致 EACCES错误。）在 ext2、 ext3、 ext4 或 Reiserfs 文件系统上，如欲将 user EA 与一文件关联，在装配底层文件系统时需带有 user_xattr 选项。
mount -o user_xattr device directory
2.trusted EA 也可由用户进程“驱使”， 这点与 user EA 相似。 而区别则在于， 要操纵 trustedEA，进程必须具有特权（CAP_SYS_ADMIN）。
3.system EA 供内核使用，将系统对象与一文件关联。目前仅支持访问控制列表（第17 章）。
4.security EA 的作用有二：其一，用来存储服务于操作系统安全模块的文件安全标签；其二，将可执行文件与能力关联起来（39.9.2 节）。而发明 security EA 的初衷是为了支持安全强化版的 Linux(SELinux)。 一个 i 节点可以拥有多个相关 EA，其所从属的命名空间可以相同，也可不同。在各命名空间内的 EA 名均自成一体。在 user 和 trusted 命名空间内， EA 名可以为任意字符串。而在system 命名空间内，只有经内核明确认可的（例如，用于访问控制列表的）命名方可使用
通过 shell 创建并查看 EA
在 shell 中，可执行 setfattr(1)和 getfattr(1)命令来设置和查看文件的 EA。
touch tfile setfattr -n user.x -v "the past is not dead" tfile setfattr -n user.y -v "In fact,it's not even past" tfile getfattr -n user.x tfile #获取所有user属性 getfattr -d tfile #将属性置为空字符串 setfattr -n user.x tfile #删除一个属性 setfattr -x user.y tfile
以上 shell 会话所展示的要点之一是， EA 值可以为空字符串，这不同于未定义的 EA 值。（由 shell 会话结尾处的例子可知， user.x 的值为空字符串， user.y 的值为未定义。） 默认情况下， getfattr 只会列出 user EA 值。还可利用-m 选项来指定一正则表达式，来筛选想要显示的 EA 名：
getfattr -m 'pattern' tfile
pattern 的默认值为“^user.”。可执行如下命令，列出一个文件的所有 EA 值
getfattr -m - tfile
16.2 扩展属性的实现细节
本节是对上一节内容的延伸，描述 EA 实现的部分细节。
对 user 扩展属性的限制
user EA 只能施之于文件或目录，之所以将其他文件类型排除在外，原因如下。 1.对于符号链接，会对所有用户开启所有权限，且不容更改。这意味着，无法利用权限来阻止任意用户将 user EA 置于符号链接之上。要想解决这个问题，就得防止所有用户针对符号链接创建 user EA。
2.对于设备文件、套接字以及 FIFO 而言，授予用户权限，意在对其针对底层对象所执行的 I/O 操作加以控制。如欲操控这些权限，转而求取对创建 user EA 的控制，则二者间会产生冲突。 此外，若某一目录启用了粘性位（sticky 位）（15.4.5 节），且为其他用户所拥有，则非特权进程不能将一 user EA 置于该目录之上。惟其如此，才能防止任一用户将 EA 附着于诸如/tmp之类的目录，由于其可写权限对所有用户开放（从而导致任意用户均可操纵此目录的 EA），而设置粘性位，意在防止用户删除该目录下为其他用户所拥有的文件。
EA 在实现方面的限制
Linux VFS 针对所有文件系统上的 EA 均施以如下限制。 1.EA 名称的长度不能超过 255 个字节。
2.EA 值的容量为 64KB。
此外，某些文件系统对可与文件挂钩的 EA 数量及其大小还有更为严格的限制。
1.在 ext2、 ext3 以及 ext4 文件系统上，与一文件关联的所有 EA 命名和 EA 值的总字节数不会超过单个逻辑磁盘块（14.3 节）的大小： 1024 字节、 2048 字节或 4096 字节。
2.在 JFS 上，为某一文件所使用的所有 EA 名和 EA 值的总字节数上限为 128KB。
16.3 操控扩展属性的系统调用
本节将会介绍用来更新、获取以及删除 EA 的系统调用。
创建和修改 EA
系统调用 setxattr()、 lsetxattr()以及 fsetxattr()用来设置文件的 EA 值之一。
#include<sys/xattr.h> int setxattr(const char *pathname,const char *name,const void *value,size_t size,int flags) int lsetxattr(const char *pathname,const char *name,const void *value,size_t size,int flags) int fsetxattr(int fd,const char *name,const void *value,size_t size,int flags)
这 3 个系统调用之间的区别类似于 stat()、 lstat()以及 fstat()（15.1 节）三者间的差异。 1.setxattr()通过 pathname 来标识文件，若文件名为符号链接，则对其解引用。 2.lsetxattr()通过 pathname 来标识文件，但不会对符号链接解引用。 3.fsetxattr()则通过打开文件描述符 fd 来标识文件。 以上 3 者之间的差异同样适用于本节下面将要介绍的其他各组系统调用。 参数 name 是一个以空字符结尾的字符串，定义了 EA 的名称。参数 value 是一个指向缓冲区的指针，包含了为 EA 定义的新值。参数 size 则指明了缓冲区大小。 默认情况下，若具有给定名称（name）的 EA 不存在，上述系统调用会创建一个新 EA。若 EA 已经存在，则将替换 EA 值。可利用参数 flags 将这一行为控制得更为精准。将该参数指定为 0，以获得默认行为，或者可将其指定为如下常量之一。 XATTR_CREATE 若具有给定名称（name）的 EA 已经存在，则失败。 XATTR_REPLACE 若具有给定名称（name）的 EA 不存在，则失败。 下例使用 setxattr()创建了一个 user EA
char *value value ="the past is not dead"; if(setxattr(pathname,'user.x',value,strlen(value),0)==-1) errExit("setxattr")
获取 EA 值
可利用系统调用 getxattr()、 lgetxattr()以及 fgetxattr()来获取 EA 值。
#include<sys/xattr.h> size_t getxattr(const char *pathname,const char *name, void *value,size_t size) size_t lgetxattr(const char *pathname,const char *name, void *value,size_t size) size_t fgetxattr(int fd,const char *name,const void *value,size_t size)
参数 name 是一个以空字符结尾的字符串，用来标识欲取值的 EA。返回的 EA 值保存于参数 value 所指向的缓冲区中。该缓冲区必须由调用者分配，其大小应在 size 中指定。若调用成功，上述系统调用会返回复制到 value 所指缓冲区中的字节数。 若文件不含名为“name”的属性 ，上述系统调用则会失败，并会返回错误 ENODATA。 若 size 值过小，上述系统调用也会失败，并返回错误 ERANGE。 可把 size 指定为 0，对于这种情况，将忽略 vlaue 值，但系统调用仍将返回 EA 值的大小。 可利用这一机制来确定后续系统调用在实际获取 EA 值时所需的 value 缓冲区大小。但是应当注意， 这并不能保证后续在通过系统调用获取 EA 值时， 上述返回值就足够大。 系统调用期间另一进程可能为文件的这一属性分配了较大的值，或是将其完全删除。
删除 EA
系统调用 removexattr()、 lremovexattr()以及 fremovexattr()用来删除文件的 EA
#include<sys/xattr.h> int removexattr(const char *pathname,const char *name); int lremovexattr(const char *pathname,const char *name); int fremovexattr(int fd,const char *name);
name 所含以空字符结尾的字符串，用于标识打算删除的 EA。若试图删除不存在的 EA，调用将失败，并会返回错误 ENODATA。
获取与文件相关联的所有 EA 的名称
执行系统调用 listxattr()、 llistxattr()以及 flistxattr()，所返回的列表会包含与某文件关联的所有 EA 的名称。
#include<sys/xattr.h> size_t listxattr(const char *pathname, char *list,size_t size); size_t llistxattr(const char *pathname,char *list,size_t size); size_t flistxattr(int fd,char *list,size_t size);
调用将 EA 的名称列表以一系列以空字符结尾的字符串形式置于 list 所指向的缓冲区中。缓冲区的大小由 size 指定。一旦成功，上述系统调用会返回复制到 list 中的字节数。 与 getxattr()一样，也可将 size 指定为 0，系统调用将忽略 list，并返回后续调用实际获取EA 名称列表（假定该列表尚未改变）时所需的缓冲区大小。 想获取与某文件相关联的 EA 名列表，只需对文件拥有“访问”权限（亦即对 pathname下的所有路径均拥有执行权限），对文件本身则无需任何权限。 出于安全考虑， list 中返回的 EA 名称可能不包含调用进程无权访问的属性名。 比方说，在非特权进程中调用 listxattr()时，大多数文件系统都会略去 trusted 属性。请注意上一句中的“可能”二字，这表明文件系统实现并非一定要如此。因而，使用 list 中返回的 EA 名 去调用 getxattr()，是有可能失败的，因为进程并不具有获得该 EA 值所需的特权。（同样，当另一进程在 listxattr()和 getxattr()调用之间将该属性删除，也会发生类似错误。）
程序示例
程序清单 16-1 所示程序将获取并显示命令行所列文件的所有 EA 名和 EA 值。该程序使用 listxattr()，去获取与每个文件相关联的所有 EA 名称，随后循环调用 getxattr()，为每个名称获取相应的值。默认以纯文本方式显示属性值。若带有-x 选项，那么属性值将以十六进制字符串形式显示。以下 shell 会话记录展示了该程序的使用。
设置属性
#include<sys/xattr.h> #include <stdio.h> #include <string.h> /**设置EA属性*/ int main() { char *value; value = "the past is not dead"; if (setxattr("/opt/tlpi-dist/xattr/Makefile", "user.x", value, strlen(value), 0) == -1) printf("setxattr"); value = "the past is coming"; if (setxattr("/opt/tlpi-dist/xattr/Makefile", "user.y", value, strlen(value), 0) == -1) printf("setxattr"); }
获取属性
#include <sys/xattr.h> #include "tlpi_hdr.h" #define XATTR_SIZE 10000 static void usageError(char *progName) { fprintf(stderr, "Usage: %s [-x] file...\n", progName); exit(EXIT_FAILURE); } int main(int argc, char *argv[]) { /**list是一个char数组，存放xattr的key,key字符串以\0结尾，所有才需要+1 * value也是一个char数组，存放xattr的value，后面会详细将如何控制输出*/ char list[XATTR_SIZE], value[XATTR_SIZE]; ssize_t listLen, valueLen; int ns, j, k, opt; Boolean hexDisplay; hexDisplay = 0; while ((opt = getopt(argc, argv, "x")) != -1) { switch (opt) { case 'x': hexDisplay = 1; break; case '?': usageError(argv[0]); } } if (optind >= argc) usageError(argv[0]); for (j = optind; j < argc; j++) { /**列出文件的所有EA属性的size，存入list缓冲区*/ listLen = listxattr(argv[j], list, XATTR_SIZE); if (listLen == -1) errExit("listxattr"); /**打印文件名*/ printf("%s:\n", argv[j]); /** listLen实际读到的缓冲区大小，遍历打印出每个属性 */ for (ns = 0; ns < listLen; ns += strlen(&list[ns]) + 1) { /**使用指针打印数组中的属性名，到\0为止*/ printf(" name=%s; ", &list[ns]); valueLen = getxattr(argv[j], &list[ns], value, XATTR_SIZE); if (valueLen == -1) { printf("couldn't get value"); } else if (!hexDisplay) { /** printf("格式",输出列表)，格式为：[标志][输出最小宽度][.精度][长度]类型 * 逆序来看： * 类型就是输出类型，比如d=十进制整数，o=八进制，x=十六进制，f=浮点数，c=单字符，s=字符串 * 长度格式符为 h,l等，h 表示按短整型量输出，l 表示按长整型量输出 * 精度格式符以.开头，后跟十进制整数。本项是：如果输出数字，则表示小数的位数；如果输出的是字符，则表示输出字符的个数；若实际位数大于所定义的精度数，则截去超过的部分 * 最小宽度:用十进制整数来表示输出的最少位数。 若实际位数多于定义的宽度，则按实际位数输出，若实际位数少于定义的宽度则补以空格或 0 * 标志：标志字符为-、+、#、空格四种，其意义下表所示： - 结果左对齐，右边填空格 + 输出符号(正号或负号) 空格 输出值为正时冠以空格，为负时冠以负号 # 对 c,s,d,u类无影响；对 o 类,在输出时加前缀 o；对 x 类,在输出时加前缀 0x；对 e,g,f 类当结果有小数时才给出小数点 * 本例中.*以星号代替数值，类似于width中的*，在输出参数列表中指定精度*/ printf("value=%.*s", (int) valueLen, value); } else { printf("value="); for (k = 0; k < valueLen; k++) printf("%02x ", (unsigned char) value[k]); } printf("\n"); } printf("\n"); } exit(EXIT_SUCCESS); }
