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Linux服务器规范

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Linux服务器规范

学习《Linux高性能服务器编程》第七章Linux服务器规范，为了印象深刻一些，多动手多实践，所以记下这个笔记。这一篇主要记录Linux中日志、用户信息、进程关系、改变工作目录和根目录。

日志

Linux系统日志

Linux上使用rsyslogd守护进程接收用户进程输出的日志和接收内核日志。

用户进程是通过syslogd函数生成系统日志。该函数将日志输出到一个UNIX本地域socket类型(AF_UNIX）的文件/dev/log中，rsyslogd则监听该文件以获取用户进程的输出。

内核日志是如何进行管理的，在这里我们不进行关系。

rsyslogd守护进程在接收到用户进程或内核输入的日志后，会把它们输出至某些特定的日志文件。默认情况下，调试信息会保存至/var/log/debug文件，普通信息保存至/var/log/messages文件，内核消息则保存至/var/log/kern.log文件。

不过，日志信息具体如何分发，可以在rsyslogd的配置文件中设置。rsyslogd的主配置文件是/etc/rsyslog.conf，其中主要可以设置的项包括:内核日志输入路径，是否接收UDP日志及其监听端口（默认是514，见/etc/services文件)，是否接收TCP日志及其监听端口，日志文件的权限，包含哪些子配置文件(比如 /etc/rsyslog.d/*.conf)。rsyslogd的子配置文件则指定各类日志的目标存储文件。

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rsyslogd系统日志功能比较复杂，有facility、priority、action等概念。还有Input模块、Filetr模块、Output模块等模块内容，目前还未弄清楚相关的知识。

查看了一下/etc/rsyslog.conf的配置文件

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# /etc/rsyslog.conf configuration file for rsyslog
#
# For more information install rsyslog-doc and see
# /usr/share/doc/rsyslog-doc/html/configuration/index.html
#
# Default logging rules can be found in /etc/rsyslog.d/50-default.conf


#################
#### MODULES ####
#################

module(load="imuxsock") # provides support for local system logging
# module(load="immark")  # provides --MARK-- message capability

# provides UDP syslog reception
# module(load="imudp")
# input(type="imudp" port="514")

# provides TCP syslog reception
# module(load="imtcp")
# input(type="imtcp" port="514")

# provides kernel logging support and enable non-kernel klog messages
module(load="imklog" permitnonkernelfacility="on")


###########################
#### GLOBAL DIRECTIVES ####
###########################

#
# Use traditional timestamp format.
# To enable high precision timestamps, comment out the following line.
#
$ActionFileDefaultTemplate RSYSLOG_TraditionalFileFormat

# Filter duplicated messages
$RepeatedMsgReduction on

#
# Set the default permissions for all log files.
#
$FileOwner syslog
$FileGroup adm
$FileCreateMode 0640
$DirCreateMode 0755
$Umask 0022
$PrivDropToUser syslog
$PrivDropToGroup syslog

#
# Where to place spool and state files
#
$WorkDirectory /var/spool/rsyslog

#
# Include all config files in /etc/rsyslog.d/
#
$IncludeConfig /etc/rsyslog.d/*.conf

我们可以看到模块module(load="imuxsock")，这是一个输入模块

然后看到默认规则在/etc/rsyslog.d/50-default.conf，查看一下

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#  Default rules for rsyslog.
#
#                       For more information see rsyslog.conf(5) and /etc/rsyslog.conf

#
# First some standard log files.  Log by facility.
#
auth,authpriv.*                 /var/log/auth.log
*.*;auth,authpriv.none          -/var/log/syslog
#cron.*                         /var/log/cron.log
#daemon.*                       -/var/log/daemon.log
kern.*                          -/var/log/kern.log
#lpr.*                          -/var/log/lpr.log
mail.*                          -/var/log/mail.log
#user.*                         -/var/log/user.log

#
# Logging for the mail system.  Split it up so that
# it is easy to write scripts to parse these files.
#
#mail.info                      -/var/log/mail.info
#mail.warn                      -/var/log/mail.warn
mail.err                        /var/log/mail.err

#
# Some "catch-all" log files.
#
#
#*.=debug;\
#       auth,authpriv.none;\
#       news.none;mail.none     -/var/log/debug
#*.=info;*.=notice;*.=warn;\
#       auth,authpriv.none;\
#       cron,daemon.none;\
#       mail,news.none          -/var/log/messages

#
# Emergencies are sent to everybody logged in.
#
*.emerg                         :omusrmsg:*

#
# I like to have messages displayed on the console, but only on a virtual
# console I usually leave idle.
#
#daemon,mail.*;\
#       news.=crit;news.=err;news.=notice;\
#       *.=debug;*.=info;\
#       *.=notice;*.=warn       /dev/tty8

其中auth这种就是facility（设施），mail.err这种就是priority（等级），而这种设置日志记录的位置就是action

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*.*;auth,authpriv.none          -/var/log/syslog

从上面这一个action可以看出普通的日志（"."），设置日志记录位置是/var/log/syslog，前面-表示异步写入

我们使用logger命令测试一下

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logger -i -t "my_test" "test_log"

使用vim查看/var/log/syslog可以看到我们的logger的结果

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rsyslogd的内容比较多，后续再补。

syslog函数

应用程序使用syslog函数和rsyslogd守护进程进行通讯。

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#include <syslog.h>

void openlog(const char *ident, int option, int facility);
void syslog(int priority, const char *format, ...);
void closelog(void);

openlog用于改变syslog默认的输出方式，进行日志结构化

ident参数指定的字符串将被添加到日志消息的日期和时间之后，它通常被设置为程序的名字。

option参数对后续syslog调用的行为进行配置，它可取下列的值

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#define	LOG_PID		0x01	/* log the pid with each message */
#define	LOG_CONS	0x02	/* log on the console if errors in sending */
#define	LOG_ODELAY	0x04	/* delay open until first syslog() (default) */
#define	LOG_NDELAY	0x08	/* don't delay open */
#define	LOG_NOWAIT	0x10	/* don't wait for console forks: DEPRECATED */
#define	LOG_PERROR	0x20	/* log to stderr as well */

facility参数可以修改syslog函数中的默认设施值

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/* facility codes */
#define	LOG_KERN	(0<<3)	/* kernel messages */
#define	LOG_USER	(1<<3)	/* random user-level messages */
#define	LOG_MAIL	(2<<3)	/* mail system */
#define	LOG_DAEMON	(3<<3)	/* system daemons */
#define	LOG_AUTH	(4<<3)	/* security/authorization messages */
#define	LOG_SYSLOG	(5<<3)	/* messages generated internally by syslogd */
#define	LOG_LPR		(6<<3)	/* line printer subsystem */
#define	LOG_NEWS	(7<<3)	/* network news subsystem */
#define	LOG_UUCP	(8<<3)	/* UUCP subsystem */
#define	LOG_CRON	(9<<3)	/* clock daemon */
#define	LOG_AUTHPRIV	(10<<3)	/* security/authorization messages (private) */
#define	LOG_FTP		(11<<3)	/* ftp daemon */

	/* other codes through 15 reserved for system use */
#define	LOG_LOCAL0	(16<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL1	(17<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL2	(18<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL3	(19<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL4	(20<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL5	(21<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL6	(22<<3)	/* reserved for local use */
#define	LOG_LOCAL7	(23<<3)	/* reserved for local use */

syslog用于输出日志。

priority参数是设施值和日志级别的按位与，默认是LOG_USER。日志级别有下面几个

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#define	LOG_EMERG	0	/* system is unusable */
#define	LOG_ALERT	1	/* action must be taken immediately */
#define	LOG_CRIT	2	/* critical conditions */
#define	LOG_ERR		3	/* error conditions */
#define	LOG_WARNING	4	/* warning conditions */
#define	LOG_NOTICE	5	/* normal but significant condition */
#define	LOG_INFO	6	/* informational */
#define	LOG_DEBUG	7	/* debug-level messages */

第二个参数message和第三个参数...来结构化输出。

closelog用于关闭日志

小例子：

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#include <syslog.h>
int main(int argc, char **argv)
{
    openlog(argv[0], LOG_CONS | LOG_PID, LOG_USER);
    syslog(LOG_DEBUG, "This is a syslog test message generated by program '%s'\n", argv[0]);
    closelog();
    return 0;
}

结果

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用户信息

UID、EUID、GID和EGID

Linux中id真是太多了进程有pid，然后用户还有UID这种，真是有点绕。

在Linux当中一个进程（程序）拥有四个ID:真实用户UID、有效用户EUID、真实组GID和有效组EGID。

这里以真实用户UID和有效用户EUID为例，真实组GID和有效组EGID道理是相同的。

EUID存在的目的是方便资源访问:它使得运行程序的用户拥有该程序的有效用户的权限（太过官方这种说法感觉）。EUID确定进程对某些资源和文件的访问权限。在大多数情况下，进程的UID和EUID是一样的，但是对于一些程序如su、passwd这种set-user-id程序，它们有可能是不相同的。对于set-user-id程序而言，程序的EUID会变成程序的所有者的UID，也就是说程序执行时，是以程序的所有者身份进行运行的。

以passwd为例。passwd允许用户修改自己的登录密码，这个程序的所有者是root，passwd权限中有s，表明这是一个set-user-id程序。passwd命令需要修改/etc/shadow文件，对于/etc/shadow文件，普通用户是不可写（只有读权限）的，那么用户怎么能够通过passwd修改自己的密码呢，set-user-id程序的标志s就起到了作用，它在程序运行时将EUID会变成程序的所有者的UID，那么程序有效的用户就会变成程序的所有者，在这里是root用户，理所当然的可以进行/etc/shadow文件的修改。

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再比如su程序允许任何用户都可以使用它来修改自己的账户信息，但修改账户时程序不得不访问文件/etc/passwd文件，而访问该文件是需要root权限的。那么以普通用户身份启动的su程序如何能访问/etc/passwd文件呢？

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su程序的所有者是root，并且它被设置了set-user-id标志。和上面passwd一样，set-user-id标志表示任何普通用户运行su程序时，其有效用户就是该程序的所有者root。

获取和设置真实用户UID、有效用户EUID、真实组GID和有效组EGID的函数如下

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#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
gid_t getegid(void);
int setuid(uid_t uid);
int seteuid(uid_t euid);
int setgid(gid_t gid);
int setegid(gid_t egid);

为了测试上面所说，我们先创建一个普通用户bugcat，目前已经有普通用户ubuntu。

可以看到bugcat的uid是1002

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我们写下读取程序uid和euid的代码如下：

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#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    uid_t uid = getuid();
    uid_t euid = geteuid();
    printf( "userid is %d, effective userid is: %d\n", uid, euid );
    return 0;
}

将其编译一下，然后查看查看文件属性，再运行程序，可以看到uid和euid输出相同，表示真实用户和有效用户都是ubuntu

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接着再将程序的所有者改为root，再加上s权限，再运行程序，可以看到uid和euid输出不相同，表示真实用户是ubuntu，有效用户是root（符合set-user-id程序特点）

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然后将程序的所有者改为bugcat（s权限不知道为啥自动取消了），再加上s权限，再运行程序，可以看到uid和euid输出不相同，表示真实用户是ubuntu，有效用户是bugcat

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最后我们去掉s权限，运行程序，可以看到uid和euid输出相同，表示真实用户和有效用户都是ubuntu，也从反面说明s权限的作用。

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进程间关系

进程组

Linux下每个进程都隶属于一个进程组，因此它们除了PID信息外，还有进程组ID(PGID)。我们可以用如下函数来获取指定进程PGID:

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#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t getpgid(pid_t pid);

该函数成功时返回进程pid所属进程组的PGID，失败则返回-1并设置errno。

每个进程组都有一个首领进程，其PGID和PID相同。进程组将一直存在，直到其中所有进程都退出，或者加入到其他进程组。下面的函数用于设置PGID：

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int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);

该函数将PID为pid的进程的PGID设置为pgid。

如果pid和 pgid相同，则由pid指定的进程将被设置为进程组首领；

如果pid为0，则表示设置当前进程的PGID为pgid；

如果pgid为0，则使用pid作为目标PGID。

setpgid函数成功时返回0，失败则返回-1并设置errno.

一个进程只能设置自己或者其子进程的PGID。并且，当子进程调用exec系列函数后，我们也不能再在父进程中对它设置PGID。

会话

一些有关联的进程组将形成一个会话(session)。下面的函数用于创建一个会话:

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#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t setsid(void);

该进程不能由进程组的首领进程进行调用，会报错。

对于非进程组首领的进程，调用该函数不仅创建新会话，还会：

  • 调用进程成为会话的首领，此时该进程是新会话的唯一成员。
  • 新建一个进程组，其PGID就是调用进程的PID，调用进程成为该组的首领。
  • 调用进程将失去终端

该函数成功时返回新的进程组的PGID，失败则返回-1并设置errno。

Linux进程并未提供所谓会话ID (SID）的概念，但Linux系统认为它等于会话首领所在的进程组的PGID，并提供了如下函数来读取SID:

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#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t getsid(pid_t pid);

使用ps命令查看进程之间的关系

在终端输入

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ps -o pid,ppid,pgid,sid,comm | less

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它们之间的关系如下图

从单独的进程角度看，zsh是ps和less的父进程

从组的角度看，zsh是一个组（组里面只有zsh，所以zsh是进程组首领），ps和less是一个组（ps是进程组首领）

从会话的角度看，会话里面有两个关联的进程组，其实zsh是会话的首领

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改变工作目录和根目录

进程有工作目录和根目录。

工作目录：进程在哪个路径下被运行起来哪个路径就是进程的工作目录(Current Woring Directory, CWD)

根目录：就是”/“

工作目录和根目录可以通过/proc/PID/cwd和/proc/PID/root进行查看

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工作目录和根目录都可以进行更改，获取进程当前工作目录和改变进程工作目录的函数分别是:

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#include <unistd.h>

char *getcwd(char *buf, size_t size);
int chdir(const char *path);

buf参数指向的内存用于存储进程当前工作目录的绝对路径名，其大小由size参数指定。

如果当前工作目录的绝对路径的长度（再加上一个空结束字符“\0”)超过了size，则getcwd将返回NULL，并设置errno为ERANGE。

如果buf为NULL并且size非0，则getcwd可能在内部使用malloc动态分配内存，并将进程的当前工作目录存储在其中。如果是这种情况，则我们必须自己来释放getcwd在内部创建的这块内存。

getcwd函数成功时返回一个指向目标存储区（buf指向的缓存区或是getcwd在内部动态创建的缓存区）的指针，失败则返回NULL并设置errno。

chdir函数的path参数指定要切换到的目标目录。它成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。

改变进程根目录可以使用chroot:

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#include <unistd.h>

int chroot(const char *path);

path参数指定要切换到的目标根目录。它成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。

chroot并不改变进程的当前工作目录。

改变进程的根目录之后，程序可能无法访问类似/dev的文件（和目录)，因为这些文件（和目录〉并非处于新的根目录之下。不过好在调用chroot之后，进程原先打开的文件描述符依然生效，所以我们可以利用这些早先打开的文件描述符来访问调用chroot之后不能直接访问的文件（和目录)，尤其是一些日志文件。此外，只有特权进程才能改变根目录。