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所属分类：linux技术
前言
Unix like 系统和 windows 的最大区别就是有一套标准的系统信息数据文件，一般存放在 /etc/ 目录下，并且提供了一组近似的接口访问和查询信息，这些基础设施让系统管理看起来井井有条，下面就来盘点一下。
总览
下面这个表列出了 unix 系统常用的几种数据文件：
| 信息类别 | 文件路径 | 结构 | 查询 | 遍历 |
| 口令文件 | /etc/passwd | passwd | getpwnam / getpwuid | setpwent / getpwent / endpwent |
| 阴影口令 | /etc/shadow | spwd | getspnam | setspent / getspent / endspent |
| 组文件 | /etc/group | group | getgrname / getgrgid | setgrent / getgrent / endgrent |
| 主机 | /etc/hosts | hostent | gethostbyname / gethostbyaddr | sethostnet / gethostent / endhostent |
| 网络 | /etc/networks | netent | getnetbyname / getnetbyaddr | setnetent / getnetent / endnetent |
| 协议 | /etc/protocols | protoent | getprotobyname / getprotobynumber | setprotoent / getprotoent / endprotoent |
| 服务 | /etc/services | servent | getservbyname / getservbyport | setservent / getservent / endservent |
| 用户登录 | /var/run/utmp /var/log/wtmp | utmp | getutid / getutline | setutent / getutent / endutent |
从表中可以看到不论是查询还是遍历，接口具有某种一致性：
- 查询接口遵循：getxxname / getxxbyname / getxxbyxx，name、xid 与 by 后面的关键字为 key，查询成功返回结构体指针，失败返回 NULL；
- 遍历接口遵循：setxxent / getxxent / endxxent，其中：
- set 用于 rewind 到文件开始，避免之前的调用移动遍历指针
- get 第一次调用时打开文件，之后从上次遍历的位置向下遍历，直到结尾返回 NULL
- end 用于明确关闭文件
有了上面的铺垫，下面分类来说明一下。
口令文件
在 CentOS 上 struct passwd 的定义位于 <pwd.h> 文件中：
/* The passwd structure. */ struct passwd { char *pw_name; /* Username. */ char *pw_passwd; /* Password. */ __uid_t pw_uid; /* User ID. */ __gid_t pw_gid; /* Group ID. */ char *pw_gecos; /* Real name. */ char *pw_dir; /* Home directory. */ char *pw_shell; /* Shell program. */ };其中 POSIX.1 标准只定义了其中 5 个：pw_name / pw_uid / pw_gid / pw_dir / pw_shell，大多数平台至少和 linux 一样包含了 7 个字段，有的甚至包含 10 个，例如 MacOS：
struct passwd { char *pw_name; /* user name */ char *pw_passwd; /* encrypted password */ uid_t pw_uid; /* user uid */ gid_t pw_gid; /* user gid */ __darwin_time_t pw_change; /* password change time */ char *pw_class; /* user access class */ char *pw_gecos; /* Honeywell login info */ char *pw_dir; /* home directory */ char *pw_shell; /* default shell */ __darwin_time_t pw_expire; /* account expiration */ };多了 pw_class / pw_change / pw_expire。而 linux 中这些信息是存储在阴影口令文件中的，下一节再对它们进行说明。
注意 MacOS 中的 pwd.h 不位于 /usr/include 目录，可以使用以下命令定位系统头文件路径：
> gcc -v -E -x c++ - Apple clang version 12.0.5 (clang-1205.0.22.11) Target: x86_64-apple-darwin20.6.0 Thread model: posix InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin "/Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/clang" -cc1 -triple x86_64-apple-macosx11.0.0 -Wdeprecated-objc-isa-usage -Werror=deprecated-objc-isa-usage -Werror=implicit-function-declaration -E -disable-free -disable-llvm-verifier -discard-value-names -main-file-name - -mrelocation-model pic -pic-level 2 -mframe-pointer=all -fno-strict-return -fno-rounding-math -munwind-tables -target-sdk-version=12.1 -fvisibility-inlines-hidden-static-local-var -target-cpu penryn -debugger-tuning=lldb -target-linker-version 650.9 -v -resource-dir /Library/Developer/CommandLineTools/usr/lib/clang/12.0.5 -isysroot /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk -I/usr/local/include -stdlib=libc++ -internal-isystem /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/include/c++/v1 -internal-isystem /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/local/include -internal-isystem /Library/Developer/CommandLineTools/usr/lib/clang/12.0.5/include -internal-externc-isystem /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/include -internal-externc-isystem /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include -Wno-reorder-init-list -Wno-implicit-int-float-conversion -Wno-c99-designator -Wno-final-dtor-non-final-class -Wno-extra-semi-stmt -Wno-misleading-indentation -Wno-quoted-include-in-framework-header -Wno-implicit-fallthrough -Wno-enum-enum-conversion -Wno-enum-float-conversion -Wno-elaborated-enum-base -fdeprecated-macro -fdebug-compilation-dir /Users/yunhai01/code/cnblogs -ferror-limit 19 -stack-protector 1 -fstack-check -mdarwin-stkchk-strong-link -fblocks -fencode-extended-block-signature -fregister-global-dtors-with-atexit -fgnuc-version=4.2.1 -fcxx-exceptions -fexceptions -fmax-type-align=16 -fcommon -fcolor-diagnostics -clang-vendor-feature=+disableNonDependentMemberExprInCurrentInstantiation -fno-odr-hash-protocols -mllvm -disable-aligned-alloc-awareness=1 -o - -x c++ - clang -cc1 version 12.0.5 (clang-1205.0.22.11) default target x86_64-apple-darwin20.6.0 ignoring nonexistent directory "/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/local/include" ignoring nonexistent directory "/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/Library/Frameworks" #include "..." search starts here: #include <...> search starts here: /usr/local/include /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/include/c++/v1 /Library/Developer/CommandLineTools/usr/lib/clang/12.0.5/include /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/include /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/System/Library/Frameworks (framework directory) End of search list. ^C在 #include <...> search starts here 后的第一个包含 MacOS 版本号的 usr/include 的目录就是，这里是第三行：/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX12.1.sdk/usr/include。
passwd 结构体的各个字段和数据文件中的字段是一一对应的，在 CentOS 上有以下的文件内容：
> cat /etc/passwd root:x:0:0:root:/root:/bin/bash bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin adm:x:3:4:adm:/var/adm:/sbin/nologin lp:x:4:7:lp:/var/spool/lpd:/sbin/nologin sync:x:5:0:sync:/sbin:/bin/sync shutdown:x:6:0:shutdown:/sbin:/sbin/shutdown halt:x:7:0:halt:/sbin:/sbin/halt mail:x:8:12:mail:/var/spool/mail:/sbin/nologin operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin games:x:12:100:games:/usr/games:/sbin/nologin ftp:x:14:50:FTP User:/:/sbin/nologin nobody:x:99:99:Nobody:/:/sbin/nologin systemd-network:x:192:192:systemd Network Management:/:/sbin/nologin dbus:x:81:81:System message bus:/:/sbin/nologin polkitd:x:999:998:User for polkitd:/:/sbin/nologin libstoragemgmt:x:998:997:daemon account for libstoragemgmt:/var/run/lsm:/sbin/nologin abrt:x:173:173::/etc/abrt:/sbin/nologin rpc:x:32:32:Rpcbind Daemon:/var/lib/rpcbind:/sbin/nologin sshd:x:74:74:Privilege-separated SSH:/var/empty/sshd:/sbin/nologin postfix:x:89:89::/var/spool/postfix:/sbin/nologin ntp:x:38:38::/etc/ntp:/sbin/nologin chrony:x:997:995::/var/lib/chrony:/sbin/nologin tcpdump:x:72:72::/:/sbin/nologin work:x:1000:1000::/home/work:/bin/bash centos:x:1001:1002:Cloud User:/home/centos:/bin/bash字段以冒号分隔，分别对应着 pw_name / pw_passwd / pw_uid / pw_gid / pw_gecos / pw_dir / pw_shell 字段，其中：
- pw_name 是用户名。nobody 表示任何人都可以访问的账户，但只能访问 other 组设置权限的文件
- pw_passwd 是加密后的口令，因安全问题已转移到阴影口令文件中，后面再说
- pw_getcos 是 real name，放一些解释性的文字，可以为空
- pw_dir 是初始目录，login 后所在的目录
- pw_shell 是启动 shell，可以指定一些特殊的 shell 来禁止用户登录
nobody
在 CentOS 上，这个账户的用户 ID 和组 ID 都是 99，不提供任何特权；
在 Ubuntu 上这个值变为 65534：
nobody:x:65534:65534:nobody:/nonexistent:/usr/sbin/nologin在 MacOS 上这个值变为 -2：
nobody:*:-2:-2:Unprivileged User:/var/empty:/usr/bin/falsenologin
pw_shell 如果指定以下程序，则表示禁止使用该账户登录系统：
- /sbin/nologin
- /usr/bin/false
- /usr/bin/true
- /dev/null
- ……
上面的例子使用的是 nologin，mac 上使用 false 比较多一些。对比一下，使用 /sbin/nologin 可读性较优，登录时会打印一行提示信息：
This account is currently not available.其次是 /dev/null：
su: failed to execute /dev/null: Permission deniedtrue / false 不返回任何信息，账户也不会切换。
空密码
pw_passwd 域在 CentOS 上永远保持 x，即使账户的密码为空也是如此，先来看看如何在 linux 创建空密码的账户：
> sudo useradd mayun -d /home/mayun -m > sudo passwd -d mayun > sudo passwd -S mayun mayun NP 2022-10-30 1 99999 7 -1 (Empty password.) > su mayun并不像一些人想象的，useradd 不给 -p 参数就是空密码，此时新创建的账号无法登录，需要使用 passwd 设置密码后才可以。这里使用 passwd -d 选项删除账户密码，并通过 -S 选项验证 (Empty password.)。另外 useradd 中的 -d 和 -m 参数也是必需的 (-d 指定 pw_dir，-m 表示立即创建)，不然在 Ubuntu 图形界面无法登录。查看 passwd 文件内容，增加了一行：
mayun:x:1002:1003::/home/mayun:/bin/bash可见 pw_passwd 域仍为 'x'，那空密码在哪里体现呢？请参考阴影口令一节。
ssh 免密登录
空密码的账号无法通过 ssh 登录：
> ssh mayun@192.168.1.118 mayun@192.168.1.118's password: Permission denied, please try again.因为这里 ssh 要求必需输入密码。可通过设置 ssh key 来实现免密登录，主要分以下几步。
1. 创建专门用于 ssh 免密登录的密钥对
> ssh-keygen -b 4096 -t rsa Generating public/private rsa key pair. Enter file in which to save the key (/Users/yunhai01/.ssh/id_rsa): /Users/yunhai01/.ssh/id_rsa_ssh Enter passphrase (empty for no passphrase): Enter same passphrase again: Your identification has been saved in /Users/yunhai01/.ssh/id_rsa_ssh. Your public key has been saved in /Users/yunhai01/.ssh/id_rsa_ssh.pub. The key fingerprint is: SHA256:2M+iLH6QvLqETuJ+E88Jr5DrMKMUObZ/Y/f3ze1o9h0 yunhai01@bogon The key's randomart image is: +---[RSA 4096]----+ | | | | | | | . o | | = . .. S | |..=o+ o | |**. *o. . o E | |O++ooX.o . . =.+| |+*+**o= ... .+.==| +----[SHA256]-----+注意这里没有使用默认文件名 id_rsa，因为已经有访问 github 代码仓库的其它密钥存在，这里命名为 id_rsa_ssh 以做区分。
2. 将密钥同步到要登录的远程机器
> ssh-copy-id -i .ssh/id_ras_ssh mayun@192.168.1.118 /usr/bin/ssh-copy-id: INFO: Source of key(s) to be installed: "/Users/yunhai01/.ssh/id_rsa_ssh.pub" /usr/bin/ssh-copy-id: INFO: attempting to log in with the new key(s), to filter out any that are already installed /usr/bin/ssh-copy-id: INFO: 1 key(s) remain to be installed -- if you are prompted now it is to install the new keys mayun@192.168.1.118's password: Number of key(s) added: 1 Now try logging into the machine, with: "ssh 'mayun@192.168.1.118'" and check to make sure that only the key(s) you wanted were added.注意这一步需要用户密码，所以必需暂时为 mayun 账户创建密码，稍后 ssh 连接成功后可以再删除。同步后的公钥将记录在远程账户 $HOME/.ssh/authorized_keys 文件中，用于稍后 sshd 的连接校验。
3. 指定密钥登录远程账户
> ssh -i .ssh/id_rsa_ssh mayun@192.168.1.118 Welcome to Ubuntu 20.04.5 LTS (GNU/Linux 5.15.0-53-generic x86_64) * Documentation: https://help.ubuntu.com * Management: https://landscape.canonical.com * Support: https://ubuntu.com/advantage 642 updates can be applied immediately. To see these additional updates run: apt list --upgradable New release '22.04.1 LTS' available. Run 'do-release-upgrade' to upgrade to it. Your Hardware Enablement Stack (HWE) is supported until April 2025. Last login: Sat Nov 26 12:41:04 2022 from 192.168.1.18 >注意这一步需要通过 -i 明确指定使用的密钥文件，否则还是需要输入密码。也可以通过 ssh config 配置文件来避免指定密钥：
> cat ~/.ssh/config …… # ssh Host 192.168.1.118 HostName 192.168.1.118 User mayun IdentityFile ~/.ssh/id_rsa_ssh注意 Host 字段必需指定 ip，除非在 hosts 文件中进行了映射。
4. 总结
ssh 免密配置是用户到用户的，假设有两台机器 M 和 N，M 上分别有 U 和 P 两个账户，N 上分别有 S 和 T 两个账户，U 远程登录 S 需要设置一遍密钥，同机器的 P 想免密访问 S 也需要设置一遍，不能复用 U 的设置；同理，U 想要登录 T 也需要重新设置一遍，不能复用 S 的设置。U->S / U->T / P->S / P->T 这四对关系中，可以使用不同密钥，也可以使用相同密钥，即使使用相同密钥，S 和 T的 ~/.ssh/authorized_keys 文件中都会有两条记录，分别记录 U 和 T 的公钥。你学会了吗？
账号注释
pw_getcos 说是 real name，其实是一串可被解释的注释信息，例如使用 sudo vipw 编译 /etc/passwd 文件中的第 5 列：
mayun:x:1002:1003:Jack Ma,Alibaba HangZhou China,12345678,18810245201:/home/mayun:/bin/bash为新增用户添加一些额外信息，再通过以下命令就可以展示这些信息：
> finger -s mayun Login Name Tty Idle Login Time Office Office Phone Host mayun Jack Ma pts/4 * Oct 30 19:24 Alibaba Ha 12345678 可以看到显示了 Name / Office Address / Office Phone 三项，如果使用 -p 选项：
> finger -p mayun Login: mayun Name: Jack Ma Directory: /home/mayun Shell: /bin/bash Office: Alibaba HangZhou China, 12345678 Home Phone: +1-881-024-5201 Last login Sun Oct 30 19:24 (CST) on pts/4 No mail.可以展示额外的 Home Phone 信息，并且各个字段也能显示全了。不过 finger 已经是老古董命令了，即使在 CentOS 6.3 上也需要安装一下才能使用。
另外需要说明的是 vipw 命令，相比直接 vi /etc/passwd，它可以串行化对口令文件的更改，并且确保所做的更改与其它相关文件保持一致。
遍历顺序
使用 setpwent / getpwent / endpwent 接口遍历 passwd 数据文件时，得到的顺序是否和文件中记录的顺序一致？借用书上一个例子做个演示：
#include <pwd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include "../apue.h" struct passwd* my_getpwnam (char const* name) { struct passwd *ptr = 0; setpwent (); while ((ptr = getpwent ()) != NULL) { printf ("%sn", ptr->pw_name); if (strcmp (name, ptr->pw_name) == 0) break; } endpwent (); return (ptr); } int main(int argc, char *argv[]) { struct passwd pwd; struct passwd *result; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s usernamen", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } result = my_getpwnam(argv[1]); if (result == NULL) { perror("getpwnam"); exit(EXIT_FAILURE); } pwd = *result; printf("Name: [%p] %s; UID: %ldn", pwd.pw_gecos, pwd.pw_gecos, (long) pwd.pw_uid); exit(EXIT_SUCCESS); }这个例子演示了如何使用遍历接口模拟 getpwnam 的，这里主要的修改是在 my_getpwnam 中增加了对遍历用户名的输出，这样当给一个不存在的用户名后，就可以把整个文件过一遍啦：
> ./getpwnam_ent abc > users.txt再对比 users.txt 与 /etc/passwd 的区别，在一台 Ubuntu 笔记本上，得到下面的结果：
查看代码
> paste -d':' users.txt /etc/passwd root:root:x:0:0:root:/root:/bin/bash daemon:daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/usr/sbin/nologin bin:bin:x:2:2:bin:/bin:/usr/sbin/nologin sys:sys:x:3:3:sys:/dev:/usr/sbin/nologin sync:sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync games:games:x:5:60:games:/usr/games:/usr/sbin/nologin man:man:x:6:12:man:/var/cache/man:/usr/sbin/nologin lp:lp:x:7:7:lp:/var/spool/lpd:/usr/sbin/nologin mail:mail:x:8:8:mail:/var/mail:/usr/sbin/nologin news:news:x:9:9:news:/var/spool/news:/usr/sbin/nologin uucp:uucp:x:10:10:uucp:/var/spool/uucp:/usr/sbin/nologin proxy:proxy:x:13:13:proxy:/bin:/usr/sbin/nologin www-data:www-data:x:33:33:www-data:/var/www:/usr/sbin/nologin backup:backup:x:34:34:backup:/var/backups:/usr/sbin/nologin list:list:x:38:38:Mailing List Manager:/var/list:/usr/sbin/nologin irc:irc:x:39:39:ircd:/var/run/ircd:/usr/sbin/nologin gnats:gnats:x:41:41:Gnats Bug-Reporting System (admin):/var/lib/gnats:/usr/sbin/nologin nobody:nobody:x:65534:65534:nobody:/nonexistent:/usr/sbin/nologin systemd-network:systemd-network:x:100:102:systemd Network Management,,,:/run/systemd:/usr/sbin/nologin systemd-resolve:systemd-resolve:x:101:103:systemd Resolver,,,:/run/systemd:/usr/sbin/nologin systemd-timesync:systemd-timesync:x:102:104:systemd Time Synchronization,,,:/run/systemd:/usr/sbin/nologin messagebus:messagebus:x:103:106::/nonexistent:/usr/sbin/nologin syslog:syslog:x:104:110::/home/syslog:/usr/sbin/nologin _apt:_apt:x:105:65534::/nonexistent:/usr/sbin/nologin tss:tss:x:106:111:TPM software stack,,,:/var/lib/tpm:/bin/false uuidd:uuidd:x:107:114::/run/uuidd:/usr/sbin/nologin tcpdump:tcpdump:x:108:115::/nonexistent:/usr/sbin/nologin avahi-autoipd:avahi-autoipd:x:109:116:Avahi autoip daemon,,,:/var/lib/avahi-autoipd:/usr/sbin/nologin usbmux:usbmux:x:110:46:usbmux daemon,,,:/var/lib/usbmux:/usr/sbin/nologin rtkit:rtkit:x:111:117:RealtimeKit,,,:/proc:/usr/sbin/nologin dnsmasq:dnsmasq:x:112:65534:dnsmasq,,,:/var/lib/misc:/usr/sbin/nologin cups-pk-helper:cups-pk-helper:x:113:120:user for cups-pk-helper service,,,:/home/cups-pk-helper:/usr/sbin/nologin speech-dispatcher:speech-dispatcher:x:114:29:Speech Dispatcher,,,:/run/speech-dispatcher:/bin/false avahi:avahi:x:115:121:Avahi mDNS daemon,,,:/var/run/avahi-daemon:/usr/sbin/nologin kernoops:kernoops:x:116:65534:Kernel Oops Tracking Daemon,,,:/:/usr/sbin/nologin saned:saned:x:117:123::/var/lib/saned:/usr/sbin/nologin nm-openvpn:nm-openvpn:x:118:124:NetworkManager OpenVPN,,,:/var/lib/openvpn/chroot:/usr/sbin/nologin hplip:hplip:x:119:7:HPLIP system user,,,:/run/hplip:/bin/false whoopsie:whoopsie:x:120:125::/nonexistent:/bin/false colord:colord:x:121:126:colord colour management daemon,,,:/var/lib/colord:/usr/sbin/nologin geoclue:geoclue:x:122:127::/var/lib/geoclue:/usr/sbin/nologin pulse:pulse:x:123:128:PulseAudio daemon,,,:/var/run/pulse:/usr/sbin/nologin gnome-initial-setup:gnome-initial-setup:x:124:65534::/run/gnome-initial-setup/:/bin/false gdm:gdm:x:125:130:Gnome Display Manager:/var/lib/gdm3:/bin/false yunh:yunh:x:1000:1000:yunh,Baidu Beijing China,010-82335469,13552560213:/home/yunh:/bin/bash systemd-coredump:systemd-coredump:x:999:999:systemd Core Dumper:/:/usr/sbin/nologin结果是完全相同的，但在另外两台工作笔记本上，出现了不一致的结果，主要表现在两个方面：
- 工作的 CentOS 虚拟机上遍历接口返回了更多的内容
- 工作的 MacOS 笔记本上顺序与原文件不一致
下面是 CentOS 对比结果：
查看代码
> paste -d':' users.txt /etc/passwd root:root:x:0:0:root:/root:/bin/bash bin:bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin daemon:daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin adm:adm:x:3:4:adm:/var/adm:/sbin/nologin lp:lp:x:4:7:lp:/var/spool/lpd:/sbin/nologin sync:sync:x:5:0:sync:/sbin:/bin/sync shutdown:shutdown:x:6:0:shutdown:/sbin:/sbin/shutdown halt:halt:x:7:0:halt:/sbin:/sbin/halt mail:mail:x:8:12:mail:/var/spool/mail:/sbin/nologin operator:operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin games:games:x:12:100:games:/usr/games:/sbin/nologin ftp:ftp:x:14:50:FTP User:/:/sbin/nologin nobody:nobody:x:99:99:Nobody:/:/sbin/nologin systemd-network:systemd-network:x:192:192:systemd Network Management:/:/sbin/nologin dbus:dbus:x:81:81:System message bus:/:/sbin/nologin polkitd:polkitd:x:999:998:User for polkitd:/:/sbin/nologin libstoragemgmt:libstoragemgmt:x:998:997:daemon account for libstoragemgmt:/var/run/lsm:/sbin/nologin abrt:abrt:x:173:173::/etc/abrt:/sbin/nologin rpc:rpc:x:32:32:Rpcbind Daemon:/var/lib/rpcbind:/sbin/nologin sshd:sshd:x:74:74:Privilege-separated SSH:/var/empty/sshd:/sbin/nologin postfix:postfix:x:89:89::/var/spool/postfix:/sbin/nologin ntp:ntp:x:38:38::/etc/ntp:/sbin/nologin chrony:chrony:x:997:995::/var/lib/chrony:/sbin/nologin tcpdump:tcpdump:x:72:72::/:/sbin/nologin work:work:x:1000:1000::/home/work:/bin/bash centos:centos:x:1001:1002:Cloud User:/home/centos:/bin/bash mayun:mayun:x:1002:1003:Jack Ma,Alibaba HangZhou China,12345678,18810245201:/home/mayun:/bin/bash zhaomingfu: jiangze: shifanjie: yangmoda: zhuxiaoxi: xulei26: wangzishuo: yuehongda: yueguangbin: lifengjie: yugeyang: wangming04: houhuikun: liuxinran01: hanzecheng: yanghongjun: lizheyuan: zhanyongdong: huxiaoran01: liuchenghui01: yunhai01: liyanan14: suoning: panchenglong: shenhuiyang: donghan: chenyun05: xianghao01: zhouqi03: mengzhe: zhaokexin04: liuchao15: niukanglong: zhengyongpan: wangjunhan: shiyiyu: liuguangming: piaoxiaoyu: guochuanlei: hulingxuan: ranyunchao: liushuai06: songpeipei: guanzhicheng02: yuanxueran: liqilin01: lirui04: gaocongcong: jiahongpeng: wangyuanyuan14: chezhuo: huangfengzhi: yanxin08: tanrenzong: pankai01: wuyinping:可以看到通过接口得到的结果前半部分顺序是一致的，后半部分是多出来的。何时会出现接口返回比数据文件多的情况？摘录一段书中的原文作为解答：
用户和组数据是用网络信息服务 (Network Information Service, NIS) 实现的。这使管理员可以编辑数据库的主副本，然后将它自动分发到组织中的所有服务器上。客户端系统可以联系服务器查看用户和组的有关信息。NIS+ 和轻量级目录访问协议 (Lightweight Directory Access Protocol, LDAP) 提供了类似功能。很多系统通过配置文件 /etc/nsswitch.conf 来控制管理每一类信息的方法。
看上面例子中多出来的信息，确实和网络中真实的用户信息相吻合，这是第一种不一致的场景。
MacOS 上的情况更复杂一些，/etc/passwd 的内容比较多就不全贴出来了：
> cat /etc/passwd | wc -l 120一共有 120 行，除去开头的注释是 110 条记录。再来看通过接口遍历的结果：
> ./getpwnam_ent abc | wc -l getpwnam: Undefined error: 0 221居然有 221 行， 发现其中有大量重复记录，排序去重后变为 111 条记录：
> ./getpwnam_ent abc | sort | uniq | wc -l getpwnam: Undefined error: 0 111将它和 /etc/passwd 去掉头部注释后的排序内容做个比较：
> paste -d':' users.txt passwd.txt _amavisd:_amavisd:*:83:83:AMaViS Daemon:/var/virusmails:/usr/bin/false ...... daemon:daemon:*:1:1:System Services:/var/root:/usr/bin/false nobody:nobody:*:-2:-2:Unprivileged User:/var/empty:/usr/bin/false root:root:*:0:0:System Administrator:/var/root:/bin/sh yunhai01:遍历结果只比数据文件多了一条记录：yunhai01，这正是我在这台 MacOS 上的账户名称。不过即使除去这条记录，原始的遍历顺序和数据文件也是不一致的，摘录书中一段话强行解释一下：
在 FreeBSD 中，……，还会产生该文件的散列版本。/etc/pwd.db 是 /etc/passwd 的散列版本，……。这些为大型系统提供了更好的性能。
散列版本应该是根据用户名或 uid 对内容进行排序以提高查找性能的副本，但是并没有在我的机器上找到 /etc/pwd.db 这个文件。出现重复记录确实是个问题，这样会导致对部分用户 (本例中除 yunhai01 外) 进行两次操作，属于系统级 bug。幸好对于 MacOS 来说，只在单用户模式下 (维护模式) 才会使用这些信息，平时都是通过 netinfo 存储的，问题不大。。
典型案例
补充一下接口使用案例，ls -l 选项因为需要根据 uid 展示用户名，用到了 getpwuid；login 程序因为需要根据用户名查询用户信息，用到了 getpwnam。
前者使用 strace 没有看到 getpwuid 调用：
> strace ls -lh |& less ...... open("/etc/passwd", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=1276, ...}) = 0 mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f1f48875000 read(3, "root:x:0:0:root:/root:/bin/bashn"..., 4096) = 1276 read(3, "", 4096) = 0 close(3) = 0 ......只看到了 open /etc/passwd 的内容。不过这不能说明问题，毕竟 strace 只能跟踪系统调用，而 getpwuid 属于库函数，它底层也是通过打开 passwd 文件来查询信息的，因此不能说明什么。网上有一个通过 stat 模拟 ls -l 的例子，确实用到了 getpwuid 来显示用户信息，具体可参考附录。
login 是在用户登录时被调用的，strace 无从下口，只能改天拿来 linux 源码分析下了。。
阴影口令
先来探讨一下这个文件存在的必要性，我们都知道文件中存储的都是经过加密的口令，使用的是非可逆的加密算法，从密文无法倒推回明文，那为何还怕密文泄露呢？引用书上的一段话做个说明：
但是可以对口令进行猜测，将猜测的口令经过单向算法变换成加密形式，然后将其与用户的加密口令相比较……用户往往以非随机方式选择口令……一个经常重复的试验是先得到一份口令文件，然后用试探方法猜测口令
对这段话深有同感，有太多服务器或测试机使用了 123qwe!@#、1qaz@WSX、111qqq!!!… 这类符合操作系统要求却又简单好记的密码。如果将加密口令字段移入另外一个需要更高权限的单独文件中 (如 /etc/shadow)，普通用户就无法获取用于猜测口令的原始信息从而避免了很多风险。访问阴影口令文件的程序会非常有限 (如 login / passwd)，况且这些程序通常是设置用户 ID 为 root 的，也能正常运行 (关于 set-user-id，可以参考之前写的：《[apue] linux 文件访问权限那些事儿》)。
在 CentOS 上 struct spwd 的定义位于 <shadow.h> 文件中：
struct spwd { char *sp_namp; /* Login name. */ char *sp_pwdp; /* Encrypted password. */ long int sp_lstchg; /* Date of last change. */ long int sp_min; /* Minimum number of days between changes. */ long int sp_max; /* Maximum number of days between changes. */ long int sp_warn; /* Number of days to warn user to change the password. */ long int sp_inact; /* Number of days the account may be inactive. */ long int sp_expire; /* Number of days since 1970-01-01 until account expires. */ unsigned long int sp_flag; /* Reserved. */ };阴影口令不是 POSIX.1 标准的一部分，大多数实现至少要求包含其中 2 个：sp_namp / sp_pwdp，其它字段用于控制口令改动频率 (sp_lstchg / sp_min / sp_max / sp_warn) 及账户保持活动状态的时间 (sp_inact / sp_expire)，freebsd 和 MacOS 甚至没有阴影口令，账户的额外信息是放在 passwd 文件中的 (pw_change / pw_expire)，而 linux 和 Solaris 在这一点上非常接近但是也有细微差别：
- Solaris 中整数字段均定义均为 int；linux 上为 long int
- sp_inact 在 Solaris 上表示用户上次登录以来所经过的天数；linux 上为口令过期的尚余天数
spwd 结构体的各个字段和数据文件中的字段是一一对应的，在 CentOS 上有以下的文件内容：
> sudo cat /etc/shadow root:$6$hT9cNMJc$Ej4tEC3hSHv4jepws0wDgXbIO6lK6GOJ4Yzm1iECfKiq9Bl.zeoNCzr.bI7I3NhPnBezZTK51clj5LuzyXDXc1:18717:0:99999:7::: bin:*:17632:0:99999:7::: daemon:*:17632:0:99999:7::: adm:*:17632:0:99999:7::: lp:*:17632:0:99999:7::: sync:*:17632:0:99999:7::: shutdown:*:17632:0:99999:7::: halt:*:17632:0:99999:7::: mail:*:17632:0:99999:7::: operator:*:17632:0:99999:7::: games:*:17632:0:99999:7::: ftp:*:17632:0:99999:7::: nobody:*:17632:0:99999:7::: systemd-network:!!:17850:::::: dbus:!!:17850:::::: polkitd:!!:17850:::::: libstoragemgmt:!!:17850:::::: abrt:!!:17850:::::: rpc:!!:17850:0:99999:7::: sshd:!!:17850:::::: postfix:!!:17850:::::: ntp:!!:17850:::::: chrony:!!:17850:::::: tcpdump:!!:17850:::::: work:$6$NHiZrcs5$igsfZKouoJNEYJMezMfG.sDQYA4Xt6Nu1jEkfz/7/C1qs96aXiAsgRJoeYBo7fAf4oeUkV8T3424ZQ4RIrOix0:18058:1:99999:7::: centos:!!:18108:1:99999:7::: mayun::19295:1:99999:7:::字段仍以冒号分隔，做个简单说明：
- sp_pwdp 除了密文口令外，还可以有以下选择：*、!!、空，其中除了空表示没有口令外，其它含义目前不清楚
- sp_lstchg 是上次更新口令时间，单位是 1970.1.1 开始计算的天数，例如上例中 work 用户的值 18058 表示：1970+18058/365=2019.61，大概是 2019 年中，以上仅是粗略算法，精细一点的可以使用日期计算器
- sp_min 是最小口令更改间隔，小于这个天数会被系统拒绝，0 表示随时改
- sp_max 是最大口令更改间隔，超出这个天数系统会让用户强制更新密码，99999 大概是 274 年，终其一生应该不用改了
- sp_warn 是过期前提醒天数，一般是一周内 (7)，设置为 -1 表示不提醒
- sp_inact 是过期后多少天内账号变为 inactive 状态，此时可登陆但不能操作，必需更新密码
- sp_expire 是多少天后账号会过期，此时无法登陆
使用 chage 命令可以修改与账户改动频率控制相关的字段，感兴趣的可自行 man 查阅用法。
遍历结果
使用 setspent / getspent / endspent 对 shadow 文件进行遍历时，顺序和文件顺序一致，这一点和 passwd 文件结论一样，同样的，使用一个书上的一个例子稍加改进进行试验：
#include <shadow.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include "../apue.h" struct spwd* my_getspnam (char const* name) { struct spwd *ptr = 0; setspent (); while ((ptr = getspent ()) != NULL) { printf ("%st%st%ldt%ldt%ldt%ldt%ldt%ldn", ptr->sp_namp, ptr->sp_pwdp, ptr->sp_lstchg, ptr->sp_min, ptr->sp_max, ptr->sp_warn, ptr->sp_inact, ptr->sp_expire); if (strcmp (name, ptr->sp_namp) == 0) break; } endpwent (); return (ptr); } int main(int argc, char *argv[]) { struct spwd pwd; struct spwd *result; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s usernamen", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } result = my_getspnam(argv[1]); if (result == NULL) { perror("my_getspnam"); exit(EXIT_FAILURE); } pwd = *result; printf("Name: %s; Pwd: %sn", pwd.sp_namp, pwd.sp_pwdp); exit(EXIT_SUCCESS); }这个例子演示了如何使用遍历接口模拟 getspnam 的，这里主要的修改是在 my_getspnam 中增加了对遍历信息的输出，这样当给一个不存在的用户名后，就可以把整个文件过一遍啦：
查看代码
> sudo ./getspnam_ent abc root $6$hT9cNMJc$Ej4tEC3hSHv4jepws0wDgXbIO6lK6GOJ4Yzm1iECfKiq9Bl.zeoNCzr.bI7I3NhPnBezZTK51clj5LuzyXDXc1 18717 0 99999 7 -1 -1 bin * 17632 0 99999 7 -1 -1 daemon * 17632 0 99999 7 -1 -1 adm * 17632 0 99999 7 -1 -1 lp * 17632 0 99999 7 -1 -1 sync * 17632 0 99999 7 -1 -1 shutdown * 17632 0 99999 7 -1 -1 halt * 17632 0 99999 7 -1 -1 mail * 17632 0 99999 7 -1 -1 operator * 17632 0 99999 7 -1 -1 games * 17632 0 99999 7 -1 -1 ftp * 17632 0 99999 7 -1 -1 nobody * 17632 0 99999 7 -1 -1 systemd-network !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 dbus !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 polkitd !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 libstoragemgmt !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 abrt !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 rpc !! 17850 0 99999 7 -1 -1 sshd !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 postfix !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 ntp !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 chrony !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 tcpdump !! 17850 -1 -1 -1 -1 -1 work $6$NHiZrcs5$igsfZKouoJNEYJMezMfG.sDQYA4Xt6Nu1jEkfz/7/C1qs96aXiAsgRJoeYBo7fAf4oeUkV8T3424ZQ4RIrOix0 18058 1 99999 7 -1 -1 centos !! 18108 1 99999 7 -1 -1 mayun 19295 1 99999 7 -1 -1 zhaomingfu !! 12000 0 999999 7 -1 -1 jiangze !! 12000 0 999999 7 -1 -1 shifanjie !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yangmoda !! 12000 0 999999 7 -1 -1 zhuxiaoxi !! 12000 0 999999 7 -1 -1 xulei26 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 wangzishuo !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yuehongda !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yueguangbin !! 12000 0 999999 7 -1 -1 lifengjie !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yugeyang !! 12000 0 999999 7 -1 -1 wangming04 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 houhuikun !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liuxinran01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 hanzecheng !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yanghongjun !! 12000 0 999999 7 -1 -1 lizheyuan !! 12000 0 999999 7 -1 -1 zhanyongdong !! 12000 0 999999 7 -1 -1 huxiaoran01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liuchenghui01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yunhai01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liyanan14 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 suoning !! 12000 0 999999 7 -1 -1 panchenglong !! 12000 0 999999 7 -1 -1 shenhuiyang !! 12000 0 999999 7 -1 -1 donghan !! 12000 0 999999 7 -1 -1 chenyun05 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 xianghao01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 zhouqi03 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 mengzhe !! 12000 0 999999 7 -1 -1 zhaokexin04 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liuchao15 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 niukanglong !! 12000 0 999999 7 -1 -1 zhengyongpan !! 12000 0 999999 7 -1 -1 wangjunhan !! 12000 0 999999 7 -1 -1 shiyiyu !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liuguangming !! 12000 0 999999 7 -1 -1 piaoxiaoyu !! 12000 0 999999 7 -1 -1 guochuanlei !! 12000 0 999999 7 -1 -1 hulingxuan !! 12000 0 999999 7 -1 -1 ranyunchao !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liushuai06 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 lulintong !! 12000 0 999999 7 -1 -1 songpeipei !! 12000 0 999999 7 -1 -1 guanzhicheng02 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yuanxueran !! 12000 0 999999 7 -1 -1 liqilin01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 lirui04 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 gaocongcong !! 12000 0 999999 7 -1 -1 jiahongpeng !! 12000 0 999999 7 -1 -1 wangyuanyuan14 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 chezhuo !! 12000 0 999999 7 -1 -1 huangfengzhi !! 12000 0 999999 7 -1 -1 yanxin08 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 tanrenzong !! 12000 0 999999 7 -1 -1 pankai01 !! 12000 0 999999 7 -1 -1 wuyinping !! 12000 0 999999 7 -1 -1 my_getspnam: No such file or directory观察到几点现象：
- sp_pwdp 中的 * / !! 保留原样输出
- 文件中空的 sp_inact / sp_expire 字段变为了 -1
- 输出比 shadow 文件中的要多，考虑是 NIS 服务提供的网络用户信息
特别是最后一点，当不使用 sudo 提权时，不同机器表现不一致，有的无法从 shadow 文件中获取信息，只能获取 NIS 服务提供的这部分；有的直接失败返回 EACCESS。
一个崩溃
这个代码是复制上一个例子的，复制后无意间少改了一个地方，导致程序一启动就崩溃：
> git diff diff --git a/06.chapter/getspnam_ent.c b/06.chapter/getspnam_ent.c index c7021ff..903f96d 100644 --- a/06.chapter/getspnam_ent.c +++ b/06.chapter/getspnam_ent.c @@ -11,8 +11,9 @@ my_getspnam (char const* name) { struct spwd *ptr = 0; setspent (); - while ((ptr = getpwent ()) != NULL) + while ((ptr = getspent ()) != NULL) { if (strcmp (name, ptr->sp_namp) == 0) break; }原来是将 getpwent 返回的 struct passwd* 强转成了 struct spwd*，之后访问成员导致崩溃，可是这里并没有 (struct spwd*) 强转操作，C 语言不应该报个编译错？
> make gcc -Wall -g -c getspnam_ent.c -o getspnam_ent.o getspnam_ent.c: In function ‘my_getspnam’: getspnam_ent.c:14:3: warning: implicit declaration of function ‘getpwent’ [-Wimplicit-function-declaration] while ((ptr = getpwent ()) != NULL) ^ getspnam_ent.c:14:15: warning: assignment makes pointer from integer without a cast [enabled by default] while ((ptr = getpwent ()) != NULL) ^ gcc -Wall -g getspnam_ent.o apue.o -o getspnam_ent看起来像是因为没有包含 <pwd.h> 从而不识别 getpwent，将它的返回值推断为 int 了，但那也转不到 struct spwd*，而且即使包含了这个头文件也仍然是个 warning，谜之 C 语言……
最终破案了，原来是没有把 apue.h 放在最前面，里有一句定义至关重要：
#define _XOPEN_SOURCE 600 /* Single Unix Specification, Version 3 */在 XSI 扩展中定义的接口必需定义上面的版本号才可以使用：
#if defined __USE_SVID || defined __USE_MISC || defined __USE_XOPEN_EXTENDED /* Rewind the password-file stream. This function is a possible cancellation point and therefore not marked with __THROW. */ extern void setpwent (void); /* Close the password-file stream. This function is a possible cancellation point and therefore not marked with __THROW. */ extern void endpwent (void); /* Read an entry from the password-file stream, opening it if necessary. This function is a possible cancellation point and therefore not marked with __THROW. */ extern struct passwd *getpwent (void); #endif组文件
在 CentOS 上 struct group 的定义位于 <grp.h> 文件中：
/* The group structure. */ struct group { char *gr_name; /* Group name. */ char *gr_passwd; /* Password. */ __gid_t gr_gid; /* Group ID. */ char **gr_mem; /* Member list. */ };POSIX.1 标准定义了上面全部 4 个字段，下面做个简单说明：
- gr_name 是组名，可通过 getgrname 查找组信息
- gr_passwd 是组密码，可通过 gpasswd 修改删除组的密码；和 struct passwd 一样，密码不直接保存在这个文件，而是存放于 shadow 文件：/etc/gshadow；当然这是非标准的部分，并不是所有平台都支持
- gr_gid 是组的唯一 id，可通过 getgrgid 查找组信息
- gr_mem 是一个指针数组，可以保存多个属于该组的用户名，以 NULL结尾。
这些字段和数据文件中的字段是一一对应的，在 CentOS 上有以下的文件内容：
> cat /etc/group root:x:0: bin:x:1: daemon:x:2: sys:x:3: adm:x:4: tty:x:5: disk:x:6: lp:x:7: mem:x:8: kmem:x:9: wheel:x:10: cdrom:x:11: mail:x:12:postfix man:x:15: dialout:x:18: floppy:x:19: games:x:20: tape:x:33: video:x:39: ftp:x:50: lock:x:54: audio:x:63: nobody:x:99: users:x:100: utmp:x:22: utempter:x:35: input:x:999: systemd-journal:x:190: systemd-network:x:192: dbus:x:81: polkitd:x:998: libstoragemgmt:x:997: ssh_keys:x:996: abrt:x:173: rpc:x:32: sshd:x:74: slocate:x:21: postdrop:x:90: postfix:x:89: ntp:x:38: chrony:x:995: tcpdump:x:72: stapusr:x:156: stapsys:x:157: stapdev:x:158: yunhai01:x:1000: cgred:x:994: mayun:x:1001:字段以冒号分隔，分别对应着 gr_name / gr_passwd / gr_gid / gr_mem 字段，其中：
- 组密码一直保持 'x'
- 组成员为空表示只包含和组名同名的用户，当一个用户属于多个组时，这里就会有非空信息了，例如上面的 postfix 用户，下面讲到附加组时还会举更多的例子
遍历顺序
使用 setgrent / getgrent / endgrend 遍历组文件时，顺序和文件顺序一致，这一点和 passwd 文件结论一样，同样的，使用一个书上的一个例子稍加改进进行验证：
#include "../apue.h" #include <grp.h> #include <sys/types.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> struct group* my_getgrnam (char const* name) { struct group *ptr = 0; setgrent (); while ((ptr = getgrent ()) != NULL) { if (strcmp (name, ptr->gr_name) == 0) break; printf ("%sn", ptr->gr_name); } endgrent (); return (ptr); } int main(int argc, char *argv[]) { struct group grp; struct group *result; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s groupn", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } result = my_getgrnam(argv[1]); if (result == NULL) { perror("getgrnam"); exit(EXIT_FAILURE); } grp = *result; printf("Name: %s; GID: %dn", grp.gr_name, grp.gr_gid); for (int i=0; grp.gr_mem[i] != 0; ++i) printf (" %sn", grp.gr_mem[i]); exit(EXIT_SUCCESS); }这个例子演示了如何使用遍历接口模拟 getgrnam 的，这里主要的修改是在 my_getgrnam 中增加了对遍历信息的输出，这样当给一个不存在的用户名后，就可以把整个文件过一遍啦：
> ./getgrnam_ent abc root bin daemon sys adm tty disk lp mem kmem wheel cdrom mail man dialout floppy games tape video ftp lock audio nobody users utmp utempter input systemd-journal systemd-network dbus polkitd libstoragemgmt ssh_keys abrt rpc sshd slocate postdrop postfix ntp chrony tcpdump stapusr stapsys stapdev work nogroup cgred centos mayun DOORGOD getgrnam: Success相比 /etc/group 文件，多了 NIS 返回的部分数据：
> paste /etc/group group.txt root:x:0: root bin:x:1: bin daemon:x:2: daemon sys:x:3: sys adm:x:4:centos adm tty:x:5: tty disk:x:6: disk lp:x:7: lp mem:x:8: mem kmem:x:9: kmem wheel:x:10:centos wheel cdrom:x:11: cdrom mail:x:12:postfix mail man:x:15: man dialout:x:18: dialout floppy:x:19: floppy games:x:20: games tape:x:33: tape video:x:39: video ftp:x:50: ftp lock:x:54: lock audio:x:63: audio nobody:x:99: nobody users:x:100: users utmp:x:22: utmp utempter:x:35: utempter input:x:999: input systemd-journal:x:190:centos systemd-journal systemd-network:x:192: systemd-network dbus:x:81: dbus polkitd:x:998: polkitd libstoragemgmt:x:997: libstoragemgmt ssh_keys:x:996: ssh_keys abrt:x:173: abrt rpc:x:32: rpc sshd:x:74: sshd slocate:x:21: slocate postdrop:x:90: postdrop postfix:x:89: postfix ntp:x:38: ntp chrony:x:995: chrony tcpdump:x:72: tcpdump stapusr:x:156: stapusr stapsys:x:157: stapsys stapdev:x:158: stapdev work:x:1000: work nogroup:x:1001: nogroup cgred:x:994: cgred centos:x:1002: centos mayun:x:1003: mayun DOORGOD其中 DOORGOD 即是 NIS 提供的，由 NIS 提供的用户都在这个组中：
> ls -lhrt total 132K -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.4K May 15 2021 getgrnam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 11K May 15 2021 wtmp2.txt -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 174 May 15 2021 utmp.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 566 May 15 2021 uname.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.6K May 15 2021 timeshift.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.8K May 15 2021 timeprintf.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 958 May 15 2021 time.c.org -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 958 May 15 2021 time.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.3K May 15 2021 setgrps.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 15K May 15 2021 ls.out -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 339 May 15 2021 hostname.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.3K May 15 2021 getspnam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.2K May 15 2021 getservnam_ent.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 841 May 15 2021 getservnam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.2K May 15 2021 getpwnam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.1K May 15 2021 getprotonam_ent.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 800 May 15 2021 getprotonam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 988 May 15 2021 getnetnam_ent.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 906 May 15 2021 getnetnam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.1K May 15 2021 gethostnam_ent.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 992 May 15 2021 gethostnam.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 1.1K May 15 2021 getgrps.c -rw-r--r-- 1 yunhai01 DOORGOD 342 Nov 13 00:08 shadow.sh -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 974 Nov 13 00:49 getspnam_ent.c -rw-r--r-- 1 yunhai01 DOORGOD 868 Nov 27 16:34 getpwnam_ent.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 945 Nov 27 16:34 getgrnam_ent.c -rw-rw-r-- 1 yunhai01 DOORGOD 3.3K Nov 27 16:35 Makefile -rw-r--r-- 1 yunhai01 DOORGOD 337 Nov 27 16:48 group.txt附加组
早期 unix 系统中，一个用户只能属于一个组，当临时需要借用另一组权限时，使用 newgrp {group} 命令切换，完成后再使用无参数的 newgrp 返回。如果新的组有密码，需要输入匹配的密码才可以加入。后面随着系统的发展，引入了附加组的概念，一个用户除了属于一个主组 (initial group) 外，还可以属于最多不超过 NGROUPS_MAX (65536 CentOS) 个附加组，相应的文件权限检查时，除了将进程有效组 ID 与主组 ID 进行比较外，还与所有附加组 ID 进行比较，只有有一个能匹配上，就可以通过权限检查。这样一来就避免了频繁的切换组。关于文件权限的内容，可以参考我之前写的这篇：《[apue] linux 文件系统那些事儿 》。
在开始用例子说明添加用户到组之前，先熟悉下与用户和用户组相关的几个命令：
- useradd / userdel / usermod 是用户的增删改；
- groupadd / groupdel / groupmod 是用户组的增删改；
- passwd / gpaaswd 分别是用户和组密码的增删改。
其中：
- useradd / usermod 都可以通过 -g 参数指定主组、-G 参数指定附加组，多个组名之前以逗号分隔
- usermod -G 指定的附加组列表会直接替换用户的附加组，如果仅添加，需要指定 -a 选项。对于删除，usermod 比较无力，需要得到用户之前的所有附加组，去掉想删除的组后直接使用 -G 设置
- 除了 usermod 从用户角度出发，gpasswd 从用户组的角度出发也可以修改组包含的用户列表，主要是通过 -a 选项添加用户，-d 选项删除用户，-M 选项直接设置组的所有用户。对比下来，想删除某个用户的附加组，使用 gpasswd -d 更方便一些
下面演示为 mayun 账户添加多个附加组：
> sudo usermod -a -G centos,sshd,work,ntp,dbus,games,ftp,man mayun > sudo gpasswd -M centos,sshd,work,ntp,dbus,games,ftp,daemon mayun > id mayun uid=1002(mayun) gid=1003(mayun) groups=1003(mayun),15(man),20(games),50(ftp),81(dbus),74(sshd),38(ntp),1000(work),1002(centos) > cat /etc/group root:x:0: bin:x:1: daemon:x:2: sys:x:3: adm:x:4:centos tty:x:5: disk:x:6: lp:x:7: mem:x:8: kmem:x:9: wheel:x:10:centos cdrom:x:11: mail:x:12:postfix man:x:15:mayun dialout:x:18: floppy:x:19: games:x:20:mayun tape:x:33: video:x:39: ftp:x:50:mayun lock:x:54: audio:x:63: nobody:x:99: users:x:100: utmp:x:22: utempter:x:35: input:x:999: systemd-journal:x:190:centos systemd-network:x:192: dbus:x:81:mayun polkitd:x:998: libstoragemgmt:x:997: ssh_keys:x:996: abrt:x:173: rpc:x:32: sshd:x:74:mayun slocate:x:21: postdrop:x:90: postfix:x:89: ntp:x:38:mayun chrony:x:995: tcpdump:x:72: stapusr:x:156: stapsys:x:157: stapdev:x:158: work:x:1000:mayun nogroup:x:1001: cgred:x:994: centos:x:1002:mayun mayun:x:1003:centos,sshd,work,ntp,dbus,games,ftp,daemon > sudo usermod -G mayun mayun > id mayun uid=1002(mayun) gid=1003(mayun) groups=1003(mayun) > sudo gpasswd -M mayun mayun脚本使用 usermod 为用户 mayun 添加附加组，使用 gpasswd 为用户组 mayun 添加用户，通过 id 展示用户所属组信息，也通过查看 /etc/group 验证了这一点，最后恢复原状。
典型用例
关于附加组有如下几个 api：
int getgroups(int gidsetsize, gid_t grouplist[]); int setgroups(int ngroups, const gid_t gidlist[]); int initgroups(const char *name, gid_t basegid);下面结合使用场景对他们做个简单说明：
- getgropus 随时可以调用，gidsetsize 应与 grouplist 维度匹配，如果 gidsetsize = 0，则返回 grouplist 的维度，以便用户分配存储空间接收它们
- 只有超级用户可以调用 setgroups 来为调用进程设置附加组 ID 列表，ngroups 不能大于 NGROUPS_MAX
- 只有超级用户可以调用 initgroups 来初始化账户的附加组列表，它通过 setgrent/getgrent/endgrent 读取组文件，遍历其中包含成员为 name 的组，然后调用 setgroups 设置这它们，此外还会设置 basegid 作为初始组，它是 name 在口令文件中的对应的组 ID，用以区分组 ID 和附加组 ID
- login 进程会在用户登录时调用 initgroups
主机
在 CentOS 上 hostent 结构体的定义位于 <netdb.h> 文件中：
struct hostent { char *h_name; /* Official name of host. */ char **h_aliases; /* Alias list. */ int h_addrtype; /* Host address type. */ int h_length; /* Length of address. */ char **h_addr_list; /* List of addresses from name server. */ };其中：
- h_name 表示主机名，这通常是用域名表示的，如 baidu.com
- h_addrtype 一般为 AF_INET 或 AF_INET6
- h_addr_list 用来存放多个地址指针，以 NULL 结尾。为了向后兼容，通常将 h_addr 定义为链表中第一个元素
/etc/hosts 文件一般只有很少的内容，除非明确指定域名到 IP 的映射，一般不更改这个文件，我的 CentOS 上它有以下内容：
127.0.0.1 localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4 ::1 localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6 10.9.225.242 goodcitizen.bcc-gzhxy.baidu.com goodcitizen.bcc-gzhxy.baidu.com 140.82.114.3 github.com 140.82.114.10 nodeload.github.com 140.82.114.6 api.github.com 140.82.114.10 codeload.github.com 203.208.39.193 dl.google.com第一列是 IP 地址，第二列是域名。可以看到为了增加国内 github 的解析我增加了一些内容，这样 ping github.com 时将直接使用指定的 IP 进行连接。
通过 sethostent/gethostent/endhostent 遍历的信息将仅限文件内容，而 gethostbyname/gethostbyaddr 则可以返回任意合法域名的地址，它的取值范围远远大于 /etc/hosts 的范围，这是和其它 api 最大的不同点。下面的这个程序演示了这一点，首先验证文件遍历的方式：
#include <netdb.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include "../apue.h" struct hostent* my_gethostnam (char const* name) { struct hostent *ptr = 0; sethostent (1); while ((ptr = gethostent ()) != NULL) { printf ("searching %sn", ptr->h_name); if (strcmp (name, ptr->h_name) == 0) break; } endhostent (); return (ptr); } int main(int argc, char *argv[]) { struct hostent *result; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s hostnamen", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } result = my_gethostnam(argv[1]); if (result == NULL) { perror("gethostnam"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Name: %s; type: %dn", result->h_name, result->h_addrtype); int i = 0; char **p = result->h_addr_list; while (p && p[i]) { printf(" %sn", inet_ntoa(*(struct in_addr*)p[i])); i++; } exit(EXIT_SUCCESS); }这个例子演示了如何使用遍历接口模拟 gethostbynam 的，这里主要的修改是在 my_gethostnam 中增加了对遍历信息的输出，这样当给一个不存在的域名后，就可以把整个文件过一遍啦：
> ./gethostnam_ent baidu.com searching localhost searching localhost searching goodcitizen.bcc-gzhxy.baidu.com searching github.com searching nodeload.github.com searching api.github.com searching codeload.github.com searching dl.google.com gethostnam: Success可以看到因为给定的域名不在 hosts 文件中，所以即使是合法的域名最后也没有找到。如果将这里的 my_gethostbynam 替换为标准的 gethostbynam，结果就大不相同了：
> ./gethostnam baidu.com Name: baidu.com; type: 2 220.181.38.251 220.181.38.148如果给定的域名是 hosts 中已经存在的，则不管是否有网络都可以得到结果：
> ./gethostnam github.com Name: github.com; type: 2 140.82.114.3因此可以这样理解，hosts 仅仅是在系统自动解析域名的基础上增加了自定义域名映射的功能，而且具有更高优先级。另外遍历的时候只返回文件中的内容也好理解，如果将网络上的 DNS 信息遍历一遍，那绝对是一件不可能完成的任务，也没有必要。gethostbynam 对于没有 DNS 缓存的域名，也是通过在网络上发送 DNS 请求来实现的，所以当网络不通时，这个接口也无法正常工作了。
uname
上面的内容主要是获取网络主机名地址的，那如何获取本地主机名呢？POSIX 提供了两个接口，首先来看 uname：
/* Structure describing the system and machine. */ struct utsname { /* Name of the implementation of the operating system. */ char sysname[_UTSNAME_SYSNAME_LENGTH]; /* Name of this node on the network. */ char nodename[_UTSNAME_NODENAME_LENGTH]; /* Current release level of this implementation. */ char release[_UTSNAME_RELEASE_LENGTH]; /* Current version level of this release. */ char version[_UTSNAME_VERSION_LENGTH]; /* Name of the hardware type the system is running on. */ char machine[_UTSNAME_MACHINE_LENGTH]; }; int uname(struct utsname *name);uname 返回 utsname 结构体，分别包含了系统名称、主机名称、发布名称、版本、机器类型，下面是在 CentOS 上调用的输出：
> ./uname sizeof (struct utsname) = 390 sysname: Linux nodename: goodcitizen.bcc-gzhxy.baidu.com release: 3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64 version: #1 SMP Tue Nov 8 15:48:59 UTC 2022 machine: x86_64系统命令 uname 可以直接输出这些信息：
> uname -s Linux > uname -n goodcitizen.bcc-gzhxy.baidu.com > uname -r 3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64 > uname -v #1 SMP Tue Nov 8 15:48:59 UTC 2022 > uname -m x86_64 > uname -a Linux goodcitizen.bcc-gzhxy.baidu.com 3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64 #1 SMP Tue Nov 8 15:48:59 UTC 2022 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux可以看到示例中各选项与字段的对应关系。
gethostname
int gethostname(char *name, size_t namelen); int sethostname(const char *name, int namelen);gethostname 只输出主机名称，看源码它直接调用 uname 并返回 nodename 字段，名称长度限制为 HOST_NAME_MAX (CentOS 64)。 sethostname 则只有超级用户可以调用，通常在系统自举时设置，由 /etc/rc 或 init 取自一个启动文件。
网络
在 CentOS 上 netent 结构体位于 <netdb.h> 文件中：
struct netent { char *n_name; /* official network name */ char **n_aliases; /* alias list */ int n_addrtype; /* net address type */ uint32_t n_net; /* network number */ }对应的文件是 /etc/networks，在 CentOS 上只找到寥寥几条记录：
default 0.0.0.0 loopback 127.0.0.0 link-local 169.254.0.0关于 getnetbyname 及 getnetbyaddr，一直没明白有什么用处，所以这节就简单带过了，用法和上一节别无二致。
协议
在 CentOS 上 protoent 结构体位于 <netdb.h> 文件中：
struct protoent { char *p_name; /* official protocol name */ char **p_aliases; /* alias list */ int p_proto; /* protocol number */ }其中：
- p_name 是协议名，如 icmp、tcp、ip
- p_proto 是协议号，对应着 IPPROTO_XXX 的定义，例如 IPPROTO_ICMP = 1，IPPROTO_TCP = 6, IPPROTO_IP = 0
/etc/protocols 包含了所有的协议，内容比较多，这里就不贴整个文件了，取一些典型的数据列出来：
> cat /etc/protocols ... ip 0 IP # internet protocol, pseudo protocol number hopopt 0 HOPOPT # hop-by-hop options for ipv6 icmp 1 ICMP # internet control message protocol igmp 2 IGMP # internet group management protocol ggp 3 GGP # gateway-gateway protocol ipv4 4 IPv4 # IPv4 encapsulation st 5 ST # ST datagram mode tcp 6 TCP # transmission control protocol cbt 7 CBT # CBT, Tony Ballardie <A.Ballardie@cs.ucl.ac.uk> egp 8 EGP # exterior gateway protocol igp 9 IGP # any private interior gateway (Cisco: for IGRP) bbn-rcc 10 BBN-RCC-MON # BBN RCC Monitoring nvp 11 NVP-II # Network Voice Protocol pup 12 PUP # PARC universal packet protocol argus 13 ARGUS # ARGUS emcon 14 EMCON # EMCON xnet 15 XNET # Cross Net Debugger chaos 16 CHAOS # Chaos udp 17 UDP # user datagram protocol mux 18 MUX # Multiplexing protocol dcn 19 DCN-MEAS # DCN Measurement Subsystems hmp 20 HMP # host monitoring protocol prm 21 PRM # packet radio measurement protocol xns-idp 22 XNS-IDP # Xerox NS IDP trunk-1 23 TRUNK-1 # Trunk-1 trunk-2 24 TRUNK-2 # Trunk-2 leaf-1 25 LEAF-1 # Leaf-1 leaf-2 26 LEAF-2 # Leaf-2 rdp 27 RDP # "reliable datagram" protocol irtp 28 IRTP # Internet Reliable Transaction Protocol iso-tp4 29 ISO-TP4 # ISO Transport Protocol Class 4 netblt 30 NETBLT # Bulk Data Transfer Protocol ... > cat /etc/protocols | wc -l 162第一列是协议名，第二列是协议号，第三列是别名。# 号开头的为注释不是有效记录。
通过 setprotoent/getprotoent/endprotoent 遍历的内容与文件内容完全一致，且顺序一致。这里就不再演示了。
与 /etc/networks 一样，我没找到这些接口的使用场景，一般在编程阶段就要确定使用的协议类型，直接指定头文件中的 IPPROTO_XX 即可，有什么必要通过 getprotobynam 来查询一遍呢？除非是为了某种可拓展性，当不同协议经过抽象后除了协议部分的代码完全一致时，可以通过在配置文件中指定协议名的方式来快速切换底层的实现，那么这时就可以使用 getprotobynam 来查询对应的协议号，这样一看还是有点用的哈~
服务
在 CentOS 上 servent 结构体位于 <netdb.h> 文件中：
struct servent { char *s_name; /* official service name */ char **s_aliases; /* alias list */ int s_port; /* port number */ char *s_proto; /* protocol to use */ }其中：
- s_name 表示服务名，如 ssh、http、https、ftp 等
- s_port 表示连接的端口号，注意字节顺序是网络序，展示前需要转换为主机序
- s_proto 表示底层传输层协议，如 tcp、udp 等
/etc/services 包含了所有的服务，在 CentOS 上有以下内容 (内容有缩减)：
> cat /etc/services | wc -l 11176 > cat /etc/services ... # 21 is registered to ftp, but also used by fsp ftp 21/tcp ftp 21/udp fsp fspd ssh 22/tcp # The Secure Shell (SSH) Protocol ssh 22/udp # The Secure Shell (SSH) Protocol telnet 23/tcp telnet 23/udp # 24 - private mail system lmtp 24/tcp # LMTP Mail Delivery lmtp 24/udp # LMTP Mail Delivery smtp 25/tcp mail smtp 25/udp mail time 37/tcp timserver time 37/udp timserver rlp 39/tcp resource # resource location rlp 39/udp resource # resource location nameserver 42/tcp name # IEN 116 nameserver 42/udp name # IEN 116 nicname 43/tcp whois nicname 43/udp whois ...第一列是服务名，第二列是端口号与协议名，通过斜杠分隔。# 号开头的为注释不是有效记录。
通过 setservent/getservent/endservent 遍历的内容与文件内容完全一致，且顺序一致，这里就不再演示了。
getaddrinfo
为了简化 gethostbynam/gethostbyaddr 与 getservbynam/getservbyport 调用，Linux 上推出了一组新的接口：
int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen, char *host, size_t hostlen, char *serv, size_t servlen, int flags); int getaddrinfo(const char *node, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res); void freeaddrinfo(struct addrinfo *res); const char *gai_strerror(int errcode);其中：
- getnameinfo = gethostbyaddr + getservbyport，根据地址查询主机名与服务名
- getaddrinfo = gethostbyname + getservbyname，根据主机名与服务名查询地址信息
- freeaddrinfo 用来释放与地址相关的内存，这块内存由 getaddrinfo 返回
- gai_strerror 用来解释 getaddrinfo 的返回值
addrinfo 结构体定义如下：
struct addrinfo { int ai_flags; int ai_family; int ai_socktype; int ai_protocol; socklen_t ai_addrlen; struct sockaddr *ai_addr; char *ai_canonname; struct addrinfo *ai_next; };不多做解释了，感兴趣的读者可以查看 man 手册页，这里主要关注一下 ai_next 字段，返回的多个地址可以通过这个字段串连成链表，比之前直观了不少。
除了简化用户调用，这组接口最大的好处是可重入性，无需担心静态存储区覆盖的问题，同时也能助力消除 ipv4 与 ipv6 的依赖问题 (allows programs to eliminate IPv4-versus-IPv6 dependencies)。
用户登录
用户登录相关的信息主要存储于 utmp/wtmp/btmp 三个文件中，下面一一说明。
utmp
一般位于 /var/run/utmp，记录当前登录进系统的各个用户。login 程序在用户登录时会填写一条 utmp 记录到该文件，注销时， init 进程将 utmp 文件中相应的记录擦除 (每个字节都填 0)，utmp 结构的定义位于 <utmp.h> 文件中：
#define UT_LINESIZE 32 #define UT_NAMESIZE 32 #define UT_HOSTSIZE 256 struct exit_status { /* Type for ut_exit, below */ short int e_termination; /* Process termination status */ short int e_exit; /* Process exit status */ }; struct utmp { short ut_type; /* Type of record */ pid_t ut_pid; /* PID of login process */ char ut_line[UT_LINESIZE]; /* Device name of tty - "/dev/" */ char ut_id[4]; /* Terminal name suffix, or inittab(5) ID */ char ut_user[UT_NAMESIZE]; /* Username */ char ut_host[UT_HOSTSIZE]; /* Hostname for remote login, or kernel version for run-level messages */ struct exit_status ut_exit; /* Exit status of a process marked as DEAD_PROCESS; not used by Linux init(8) */ long ut_session; /* Session ID */ struct timeval ut_tv; /* Time entry was made */ int32_t ut_addr_v6[4]; /* Internet address of remote host; IPv4 address uses just ut_addr_v6[0] */ char __unused[20]; /* Reserved for future use */ }; /* Backward compatibility hacks */ #define ut_name ut_user #define ut_time ut_tv.tv_sec #define ut_addr ut_addr_v6[0]注释基本可以解释各个字段的含义，书上老版本的结构体只介绍了 ut_line / ut_name / ut_time 三个字段，后两个通过 define 定义到了 ut_user 和 ut_tv.tv_sec 字段。另外 64 位的 ut_tv / ut_session 类型会不一样，这里为了简化没有列出完整的定义，感兴趣的可以 man utmp 自行查看。
utmpdump
由于 /var/run/utmp 是二进制的，无法直接查看，想要看这个文件的内容，只能通过 utmpdump 命令转换后查看：
> utmpdump /var/run/utmp Utmp dump of /var/run/utmp [2] [00000] [~~ ] [reboot ] [~ ] [3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:20 2022 CST] [1] [00051] [~~ ] [runlevel] [~ ] [3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:29 2022 CST] [6] [01321] [tyS0] [LOGIN ] [ttyS0 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:29 2022 CST] [6] [01320] [tty1] [LOGIN ] [tty1 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:29 2022 CST] [7] [03628] [ts/0] [yunhai01] [pts/0 ] [172.31.43.62 ] [172.31.43.62 ] [Sun Jan 01 11:48:53 2023 CST] [8] [24901] [ts/1] [ ] [pts/1 ] [ ] [172.31.23.41 ] [Wed Dec 14 15:18:50 2022 CST] [8] [04965] [ts/2] [ ] [pts/2 ] [ ] [172.31.22.20 ] [Wed Dec 21 18:49:00 2022 CST] [8] [27816] [ts/3] [ ] [pts/3 ] [ ] [172.31.23.41 ] [Fri Dec 30 18:28:00 2022 CST]其中各个列和字段并不是一一对应的关系，不过关键的进程 ID、用户名、主机名、ip 地址、登录时间还是很好分辨的：
- 第一列为 ut_type，取值如下 (其中 7 表示当前正在登录)：
#define EMPTY 0 /* Record does not contain valid info (formerly known as UT_UNKNOWN on Linux) */ #define RUN_LVL 1 /* Change in system run-level (see init(8)) */ #define BOOT_TIME 2 /* Time of system boot (in ut_tv) */ #define NEW_TIME 3 /* Time after system clock change (in ut_tv) */ #define OLD_TIME 4 /* Time before system clock change (in ut_tv) */ #define INIT_PROCESS 5 /* Process spawned by init(8) */ #define LOGIN_PROCESS 6 /* Session leader process for user login */ #define USER_PROCESS 7 /* Normal process */ #define DEAD_PROCESS 8 /* Terminated process */ #define ACCOUNTING 9 /* Not implemented */- 第二列是 ut_pid，通过 pstree 可以验证 (其中状态 7 对应的 PID 3628 为 sshd 进程)：
> pstree -nph ... ├─sshd(1282)───sshd(3628)───sshd(3751)───bash(3777)───bash(3807)─┬─man(29705)───less(29719) │ └─pstree(30238) ...- 第三列为 ut_id，有一些例外：
- 当状态为 RUN_LVL (1：运行级别改变) 或 BOOT_TIME (2：系统重启) 时，为 ~~
- ttyX 表示终端名。注意因为长度限制，ttyS0 会被截断为 tyS0
- pts/X 表示伪终端名。同样因为长度限制，pts/0 会被截断为 ts/0
- 第四列为 ut_user，也有例外：
- 当状态为 RUN_LVL 时为 runlevel
- 当状态为 BOOT_TIME 时为 reboot
- 空表示非活跃用户 (DEAD_PROCESS)
- 第五列为 ut_line，是 ut_id 的完整版
- 第六列为 ut_host，有例外：
- 当状态为 RUN_LVL 或 BOOT_TIME 时为内核版本号
- 本地登录为空
- 第七列为 ut_addr，v4 地址仅使用 ut_addr_v6[0] 表示，全零表示本地登录
- 第八列为 ut_time
各个列具体列含义可参考文末链接。
字段变更
系统启动后首先启动 init 进程，该进程首先会清理 utmp 文件，这主要是通过：
- 将 ut_type 设置为 DEAD_PROCESS (8)
- 对于查找不到 ut_pid 信息且并状态不为 DEAD_PROCESS / RUN_LVL 记录，清空其 ut_user / ut_host / ut_time 字段
下面是进程生命周期过程中各个字段的变更逻辑：
- init 进程根据 inittab 新建进程时如果没有匹配的空记录 (通过 ut_id) 则插入一条新的 utmp 记录，ut_id 设置为 inittab 中对应的字段，并且设置 ut_pid 和 ut_time 字段，最后设置 ut_type 为 INIT_PROCESS (5)。
- mingettty 或 agetty 进程根据 pid 查找入口设置 ut_line，修改 ut_type 为 LOGIN_PROCESS (6)，更新 ut_time 字段
- login 进程校验用户登录信息后，设置 ut_type 为 USER_PROCESS (7)，设置 ut_host 和 ut_addr 字段，更新 ut_time 字段
- 上面是通过 sshd 伪终端登录的情况，直接通过 xterm 登录 (本地登录) 的情况则简单很多，xterm 直接设置 ut_type 为 USER_PROCESS，ut_id 设置为终端名称的末 4 位。
- init 或 xterm 进程检测到进程退出后，设置对应记录的 ut_type 为 DEAD_PROCESS，清理 ut_user / ut_host / ut_time 字段 (ut_time 被清理存疑)
遍历内容
通过 setutent/getutent/endutent 可以遍历的 utmp 文件内容，像之前一样，写一个 demo 演示一下：
#include "../apue.h" #include <utmp.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> struct utmp* my_getutnam (char const* name) { struct utmp *ptr = 0; setutent (); while ((ptr = getutent ()) != NULL) { struct in_addr addr = { 0 }; addr.s_addr = ptr->ut_addr_v6[0]; printf("type: %d, pid: %u, line: %s, utid: %.4s, user: %s, host: %s, exit: %d, sess: %d, time: %d, addr: %sn", ptr->ut_type, ptr->ut_pid, ptr->ut_line, ptr->ut_id, ptr->ut_user, ptr->ut_host, ptr->ut_exit.e_exit, ptr->ut_session, ptr->ut_tv.tv_sec, inet_ntoa(addr)); if (strcmp (name, ptr->ut_user) == 0) break; } endutent (); return (ptr); } int main(int argc, char *argv[]) { struct utmp tmp; struct utmp *result; if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s usernamen", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } result = my_getutnam(argv[1]); if (result == NULL) { perror("getutnam"); exit(EXIT_FAILURE); } tmp = *result; printf ("find record!n"); exit(EXIT_SUCCESS); }运行 demo 得到如下输出：
$ ./getutnam_ent abc type: 2, pid: 0, line: ~, utid: ~~, user: reboot, host: 3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64, exit: 0, sess: 0, time: 1670401340, addr: 0.0.0.0 type: 1, pid: 51, line: ~, utid: ~~, user: runlevel, host: 3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64, exit: 0, sess: 0, time: 1670401349, addr: 0.0.0.0 type: 6, pid: 1321, line: ttyS0, utid: tyS0, user: LOGIN, host: , exit: 0, sess: 1321, time: 1670401349, addr: 0.0.0.0 type: 6, pid: 1320, line: tty1, utid: tty1, user: LOGIN, host: , exit: 0, sess: 1320, time: 1670401349, addr: 0.0.0.0 type: 7, pid: 28957, line: pts/0, utid: ts/0, user: yunhai01, host: 172.31.23.41, exit: 0, sess: 0, time: 1672645341, addr: 172.31.23.41 type: 8, pid: 24901, line: pts/1, utid: ts/1, user: , host: , exit: 0, sess: 0, time: 1671002330, addr: 172.31.23.41 type: 8, pid: 4965, line: pts/2, utid: ts/2, user: , host: , exit: 0, sess: 0, time: 1671619740, addr: 172.31.22.20 type: 8, pid: 27816, line: pts/3, utid: ts/3, user: , host: , exit: 0, sess: 0, time: 1672396080, addr: 172.31.23.41 getutnam: No such file or directory输出与 utmpdump 基本相同，并且验证了 ut_line 字段是完整的 (伪) 终端名称，而 ut_id 只是其最后四位。
典型案例
who 命令的实现依赖 utmp 的信息：
> who yunhai01 pts/0 2023-01-01 11:48 (172.31.43.62)通过 strace 的信息可以观察到这一点：
> strace who |& grep -E 'open|access' access("/etc/ld.so.preload", R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory) open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 access("/var/run/utmpx", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory) open("/var/run/utmp", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/etc/nsswitch.conf", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/lib64/libnss_files.so.2", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/etc/group", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3 open("/etc/localtime", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3重点看 open 调用，有打开 /var/run/utmp 的记录，通过 starce 日志还发现在此之前尝试过 /var/run/utmpx 文件，这个可能是 linux 上衍生出的新的 utmp 文件，不过在我这台 CentOS 上并没有这个文件，所以走的还是老 utmp 文件。
除 who 之外，w 命令也是通过 utmp 命令获取正在登录用户的信息：
> w 12:42:54 up 24 days, 20:20, 1 user, load average: 0.04, 0.15, 0.18 USER TTY FROM LOGIN@ IDLE JCPU PCPU WHAT yunhai01 pts/0 172.31.43.62 11:48 6.00s 4.12s 0.00s w并且打印了用户当前正在执行的命令及负载信息。通过 starce 也能看到同样的结论：
> strace w |& grep utmp read(4, "grep --color=auto utmp ", 2047) = 23 access("/var/run/utmpx", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory) open("/var/run/utmp", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 4 access("/var/run/utmpx", F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory) open("/var/run/utmp", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 5通过日志发现 w 命令一次打开两个 utmp 文件句柄。
wtmp
一般位于 /var/log/wtmp，用于跟踪各个登录和注销事件。login 程序在用户登录时会填写一条记录到该文件，注销时，init 进程将一个新记录添写到 wtmp 文件，其中 ut_name 字段清空。在系统重新启动、更改系统时间和日期的前后，都会在 wtmp 文件中添写特殊的记录项。wtmp 文件中记录的也是 utmp 结构体，因此可以通过 utmpdump 来查看：
> utmpdump /var/log/wtmp [2] [00000] [~~ ] [reboot ] [~ ] [3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:58:12 2022 CST] [1] [00051] [~~ ] [runlevel] [~ ] [3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:58:21 2022 CST] [5] [01320] [tyS0] [ ] [ttyS0 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:58:24 2022 CST] [5] [01319] [tty1] [ ] [tty1 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:58:24 2022 CST] [6] [01319] [tty1] [LOGIN ] [tty1 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:58:24 2022 CST] [6] [01320] [tyS0] [LOGIN ] [ttyS0 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:58:24 2022 CST] [7] [01319] [tty1] [root ] [tty1 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 15:59:52 2022 CST] [7] [01749] [ts/0] [yunhai01] [pts/0 ] [172.31.43.62 ] [172.31.43.62 ] [Wed Dec 07 16:02:22 2022 CST] [8] [01319] [tty1] [ ] [tty1 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:05 2022 CST] [8] [01320] [tyS0] [ ] [ttyS0 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:05 2022 CST] [8] [01749] [ ] [ ] [pts/0 ] [ ] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:05 2022 CST] [1] [00000] [~~ ] [shutdown] [~ ] [3.10.0-1160.80.1.el7.x86_64] [0.0.0.0 ] [Wed Dec 07 16:22:11 2022 CST] ...各个列与 utmp 文件一致。last 命令读取 wtmp 内容并展示给用户：
> last yunhai01 pts/0 172.31.22.20 Sat Jan 7 18:15 still logged in yunhai01 pts/0 172.31.43.62 Sun Jan 1 11:47 - 11:48 (00:00) yunhai01 pts/3 172.31.43.61 Wed Dec 21 20:54 - 14:13 (17:18) yunhai01 pts/2 172.31.22.20 Wed Dec 21 14:21 - 18:49 (04:27) yunhai01 pts/0 172.31.23.41 Tue Dec 13 11:52 - 11:26 (12+23:34) ... reboot system boot 3.10.0-1160.80.1 Wed Dec 7 16:22 - 18:44 (31+02:22) yunhai01 pts/0 172.31.43.62 Wed Dec 7 16:02 - 16:22 (00:19) root tty1 Wed Dec 7 15:59 - 16:22 (00:22) reboot system boot 3.10.0-1160.80.1 Wed Dec 7 15:58 - 16:22 (00:23) yunhai01 pts/0 172.31.43.62 Wed Dec 7 15:28 - 15:53 (00:25) yunhai01 tty1 Wed Dec 7 15:18 - 15:18 (00:00) yunhai01 pts/0 172.31.43.62 Wed Dec 7 14:49 - 15:18 (00:29) reboot system boot 3.10.0-1160.80.1 Wed Dec 7 14:48 - 15:22 (00:33) yunhai01 pts/0 172.31.43.62 Wed Dec 7 14:45 - 14:48 (00:02) reboot system boot 3.10.0-1160.80.1 Wed Dec 7 14:45 - 14:48 (00:03) yunhai01 pts/0 172.31.43.62 Wed Dec 7 14:44 - 14:45 (00:00) reboot system boot 3.10.0-1160.80.1 Wed Dec 7 14:43 - 14:48 (00:04) ... yunhai01 pts/0 172.31.22.20 Fri Nov 18 11:39 - 14:26 (02:46) root pts/0 172.31.22.20 Fri Nov 18 11:12 - 11:15 (00:02) reboot system boot 3.10.0-1160.76.1 Fri Nov 18 11:00 - 14:48 (19+03:48) wtmp begins Fri Nov 18 11:00:28 2022last 读取 wtmp 文件并整理其中的记录，将同一用户的登录登出记为一条记录，分别打印用户名、终端、主机、登录登出时间，通过选项可以控制打印的内容，也可以筛选特定用户、终端的记录，例如只看 pts/2 的记录：
> last pts/2 yunhai01 pts/2 172.31.22.20 Wed Dec 21 14:21 - 18:49 (04:27) yunhai01 pts/2 172.31.22.20 Tue Dec 20 15:34 - 17:39 (02:04) yunhai01 pts/2 172.31.23.41 Tue Dec 20 12:15 - 13:52 (01:36) yunhai01 pts/2 172.31.22.20 Mon Dec 19 16:56 - 07:22 (14:25) yunhai01 pts/2 172.31.22.20 Mon Dec 19 10:28 - 15:47 (05:19) yunhai01 pts/2 172.31.22.20 Fri Dec 2 14:31 - 16:42 (02:10) wtmp begins Fri Nov 18 11:00:28 2022也可以只看用户名：
> last root root tty1 Wed Dec 7 15:59 - 16:22 (00:22) root pts/0 172.31.22.20 Fri Nov 18 11:17 - 11:39 (00:21) root pts/0 172.31.22.20 Fri Nov 18 11:12 - 11:15 (00:02) wtmp begins Fri Nov 18 11:00:28 2022默认的展示顺序是新的记录在上面、旧的记录在下面。
btmp
wtmp 记录是登录成功的用户，对于失败的因为没有走到 login 这一步，所以并不会记录下来，btmp 文件是专门用来记录登录失败信息的，一般位于 /var/log/btmp，其中记录的也是 utmp 结构体，可以通过 utmpdump 查看：
> sudo utmpdump /var/log/btmp Utmp dump of /var/log/btmp [6] [32150] [ ] [yunhai01] [ssh:notty ] [172.31.43.61 ] [172.31.43.61 ] [Fri Jan 06 10:57:52 2023 CST] [6] [32344] [ ] [yunhai01] [ssh:notty ] [172.31.22.20 ] [172.31.22.20 ] [Sat Jan 07 18:15:18 2023 CST]各个列与 wtmp 无异，只有终端名因未分配而留空。lastb 命令负责读取 btmp 文件：
> sudo lastb [sudo] password for yunhai01: yunhai01 ssh:notty 172.31.22.20 Sat Jan 7 18:15 - 18:15 (00:00) yunhai01 ssh:notty 172.31.43.61 Fri Jan 6 10:57 - 10:57 (00:00) btmp begins Fri Jan 6 10:57:52 2023当怀疑有人尝试破解密码，可以通过 lastb 来定位攻击来源。
最后补充一点，btmp 并不属于 POSIX 标准的一部分，在 mac 上就没有 lastb 命令。
结语
本文介绍了 unix 系统数据文件相关的内容，其中介绍的很多接口都是不可重入的，因此只能在单线程非信号处理器中使用，其实现代 unix 都提供了可重入版本，在现有接口上增加 _r 后缀即可，例如这样就可以在更多的场景中使用它们了。感兴趣的可以查看 man 手册页。
参考
[1]. mac vscode c/c++ 解决include路径问题
[2]. linux用户实现root用户空密码登入
[3]. 【Ubuntu 20.04】useradd 创建用户无法登录图形界面解决方案
[5]. mac下的strace命令
[6]. Linux笔记：使用stat函数实现ls -l的功能（getpwuid函数 getgrgid函数使用）
[8]. linux用户认证机制
[9]. 模拟密码登陆过程
[10]. ssh免密码登录
[11]. ssh配置指定密钥文件登录linux
[12]. SSH 免密登录（设置后仍需输入密码的原因及解决方法）
[13]. linux用户剔除辅助组,用usermod、gpasswd、Shell Script、Manual Method将用户添加到组
