Files랑 Directories, File Systems

Update: 2022.10.31 Updated: 2022.10.31

Unix File Types에는 어떤 것들이 있는지
File Metadata (Metadata: 데이터에 대한 데이터, 어떤 데이터를 설명하는 데이터)
File Systems Linux에서의 File System은 어떻게 구성되는지

Definition of File

User Definition	OS Definition
sequence of bytes (= Array)로 나타내는 것	nonvolatile(비휘발적) storage device에 저장된 것
- file types 은 user가 결정 (모든 확장자 가능)
- rebooting, power failures에도 정보 유지	- bytes : collection of blocks on physical storage

File Types

Regular File(-)
- user, app (arbitrary) data를 포함하는 파일
- text files : ASCII and Unicode 로 구성된 것 - ‘\n’ (0xa, LF =10) 로 끝남
- binary files : 그 외의 나머지 (object files, images)

-> kernel (OS)은 두 파일을 구분 짓지 않고 “파일” 자체로 인식
Directory File(d)
- 파일의 이름과 주소를 포함하는 파일
- 새로운 파일 생성시 default로 포함 : . (현재 디렉토리), .. (부모 디렉토리)

- Directory Hierarchy : root 디렉토리(/)를 중심으로 hierarchy 형성
Character special(c), Block special(b) files
- Character special : 입력이 들어온 즉시 바로 수행하는 하드웨어 (terminal)
- Block special **: 입력을 block마다 수행하는 하드웨어 (disk)
FIFO(p = pipe)
- 프로세스 간에 inter-process communication 할 때 사용
Socket(s)
- 네트워크 간에 프로세스 통신할 때 사용되는 소켓
Symbolic Link(l)
- softlink, 어떤 파일을 가르키는 포인터 파일

File Type Macros

File Metadata

데이터에 대한 데이터, 즉 파일을 설명하는 데이터를 말한다

Name : 유일하게 사람이 읽을 수 있는 형태의 정보
Location : 디바이스의 위치를 가르키는 pointer
Identifier : 어떤 파일인지 나타내는 unique number 태그
Size : 현재 파일의 크기
Protection : controls permissions for reading, writing, executing
Time, date, and user identification : 파일 생성 날짜, 수정 날짜, 유저 정보

-> 이러한 메타데이터들을 저장하는 장소 : Unix/Linux의 i-node table

-> kernel이 가진 정보들이기 때문에 접근을 위해서는 system call 함수를 사용해야 함

stat(2)

파일의 type과 metadata를 보여주는 함수

#include <sys/stat.h>

int stat(const char *path, struct stat *sb);
int lstat(const char *path, struct stat *sb); //symbolic link 정보

int fstat(int fd, struct stat *sb);
int fstatat(int fd, const char *path, struct stat *sb); //fd 위치 기준 상대경로

ls -l file : 파일의 속성과 정보까지 리스트로 출력하는 명령어

-> 터미널에 실행한 화면
stat -t file : 더 detail한 정보까지 포함해서 출력하는 명령어

-> 터미널에 실행한 화면

-> stat mode, hardlink의 갯수, 해당 파일 소유자의 uid, gid, time 등의 정보들을 모두 포함!

st_mode : 파일의 형식이나 접근 권한에 대한 정보를 저장

mode_t st_mode; : stat 구조체에 선언되어 있는 inode 정보 중 하나

다음과 같은 구조로 정의되어 있음

ex. simple-ls 변형 : file의 status까지 확인해볼 수 있는 코드

UIDs and GIDs

Unix/Linux 시스템은 multi-user based 체계의 운영체제이기 때문에 사용자들 구분이 필요.

-> 사용자를 구분하기 위해 각자 다른 ID 숫자를 부여해서 관리함

real user/group ID : 실제 사용자, 프로그램을 실행한 사용자
effective user/group ID : 유효 사용자, OS가 권한 확인 대상

-> 일반적으로는 real user id = effective user id

-> 그러나 다른 소유자 파일에 접근할 때, 임시로 권한이 필요할 때 사용
saved set-user/group-ID : saved by exec functions (얜 머지?)

SetUIDs and SetGIDs

setuid : 파일 소유자(st_uid)로 effective user ID 설정
-> 다른 사람의 파일을 실행할 때, 소유자 권한이 필요한 경우 사용

setgid : 파일 그룹(st_gid)으로 effective group ID 설정
-> 다른 사람의 파일을 실행할 때, 그룹 권한이 필요한 경우 사용

Unix/Linux 시스템에는 특수권한이라고 불리는 “SetUID, SetGID, StickyBit”이 있다. 이 3가지는 모두 실행 권한(x) 관련된 기능으로 사용되어 특수한 기호가 실행 자리에 생긴다. 예를 들어,

파일에 SetUID를 설정하면, user의 실행 권한에 x 대신 “s”가 들어가고 (4000)
파일에 SetGID를 설정하면, group의 실행 권한에 x 대신 “s”가 들어가고 (2000)
파일에 StickyBit을 설정하면, other의 실행 권한에 x 대신 “t”가 들어간다. (1000)
- 기존 파일 drwxrwxrwx 777
- 특수 권한 파일 drwsrwsrwt 7777 (SetUID + SetGID + StickyBit = 7000을 추가)

이렇게 원래 권한은 “특수권한, UID, GID, Other”순으로 4자리 형태이고, 여태까지 chmod 777은 특수권한을 생략한 것임. 따라서 원래는 chmod 0777이 더 정확한 표현이다.

-> 그러면 대문자 S, S, T는 언제 적용되는지? : 기존에 실행 권한(x)이 있었으면 소문자, 없었으면 대문자

Standard I/O를 사용해서 변경하는 방법

#include <unistd.h>
    
int setuid(uid_t uid);
int seteuid(uid_t uid);  // return 0 OK, -1 error
    
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);     // get uid_t, never errors 

Linux command로 터미널에서 변경하는 방법

`chmod u+s filename` (+4000)

`chmod g+s filename` (+2000)

access(2)

파일의 권한을 확인할 때 사용하는 함수

-> 파일 open하기 전에 먼저 권한을 확인하고 싶을 때 주로 사용

#include <unistd.h>

int access(const char *path, int mode);
int faccessat(int fd, const char *path, int mode, int flags); // can use relative path

options

R_OK : 읽기 권한 있는지 확인

W_OK : 쓰기 권한 있는지 확인

X_OK : 실행 권한 있는지 확인

F_OK : 파일이 존재하는지 확인

@Advanced Programming in the UNIX environment, Third edition 내용을 참고함

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승빈 Binnie Shin