golang 进程属性和控制

喜欢ヅ旅行 2022-06-07 13:26 405阅读 0赞

## **golang 进程属性和控制** ##

每个进程都有一些属性，os 包提供了一些函数可以获取进程属性。

**1.1. 进程 ID**

每个进程都会有一个进程ID，可以通过 os.Getpid 获得。同时，每个进程都有创建自己的父进程，通过 os.Getppid 获得。

**1.2. 进程凭证**

Unix 中进程都有一套数字表示的用户 ID(UID) 和组 ID(GID)，有时也将这些 ID 称之为进程凭证。Windows 下总是 -1。

**1.2.1. 实际用户 ID 和实际组 ID**

实际用户 ID（real user ID）和实际组 ID（real group ID）确定了进程所属的用户和组。登录 shell 从 /etc/passwd 文件读取用户 ID 和组 ID。当创建新进程时（如 shell 执行程序），将从其父进程中继承这些 ID。

可通过 `os.Getuid()` 和 `os.Getgid()` 获取当前进程的实际用户 ID 和实际组 ID；

**1.2.2. 有效用户 ID 和有效组 ID**

大多数 Unix 实现中，当进程尝试执行各种操作（即系统调用）时，将结合有效用户 ID、有效组 ID，连同辅助组 ID 一起来确定授予进程的权限。内核还会使用有效用户 ID 来决定一个进程是否能向另一个进程发送信号。

有效用户 ID 为 0（root 的用户 ID）的进程拥有超级用户的所有权限。这样的进程又称为特权级进程（privileged process）。某些系统调用只能由特权级进程执行。

可通过 os.Geteuid() 和 os.Getegid() 获取当前进程的有效用户 ID（effective user ID）和有效组 ID（effectvie group ID）。

通常，有效用户 ID 及组 ID 与其相应的实际 ID 相等，但有两种方法能够致使二者不同。一是使用相关系统调用；二是执行 set-user-ID 和 set-group-ID 程序。

**1.2.3. Set-User-ID 和 Set-Group-ID 程序**

set-user-ID 程序会将进程的有效用户 ID 置为可执行文件的用户ID（属主），从而获得常规情况下并不具有的权限。set-group-ID 程序对进程有效组 ID 实现类似任务。（有时也将这程序简称为 set-UID 程序和 set-GID 程序。）

与其他文件一样，可执行文件的用户 ID 和组 ID 决定了该文件的所有权。在 6.1 os — 平台无关的操作系统功能实现 中提到过，文件还拥有两个特别的权限位 set-user-ID 位和 set-group-ID 位，可以使用 os.Chmod 修改这些权限位（非特权用户进程只能修改其自身文件，而特权用户进程能修改任何文件）。

文件设置了 set-user-ID 位后，ls -l 显示文件后，会在属主用户执行权限字段上看到字母 s（有执行权限时） 或 S（无执行权限时）；相应的 set-group-ID 则是在组用户执行位上看到 s 或 S。

当运行 set-user-ID 程序时，内核会将进程的有效用户 ID 设置为可执行文件的用户 ID。set-group-ID 程序对进程有效组 ID 的操作与之类似。通过这种方法修改进程的有效用户 ID 或组 ID，能够使进程（换言之，执行该程序的用户）获得常规情况下所不具有的权限。例如，如果一个可执行文件的属主为 root，且为此程序设置了 set-user-ID 权限位，那么当运行该程序时，进程会取得超级用户权限。

也可以利用程序的 set-user-ID 和 set-group-ID 机制，将进程的有效 ID 修改为 root 之外的其他用户。例如，为提供一个受保护文件的访问，可采用如下方案：创建一个具有对该文件访问权限的专有用户（组）ID，然后再创建一个 set-user-ID（set-group-ID）程序，将进程有效用户（组）ID 变更为这个专用 ID。这样，无需拥有超级用户的所有权限，程序就能访问该文件。

Linux 系统中经常使用的 set-user-ID 程序，如 passwd。

**测试 set-user-ID 程序**

在 Linux 的某个目录下，用 root 账号创建一个文件：

echo "This is my shadow, studygolang." > my_shadow.txt

然后将所有权限都去掉：chmod 0 my\_shadow.txt。 ls -l 结果类似如下：

---------- 1 root root 32 6月 24 17:31 my_shadow.txt

这时，如果非 root 用户是无法查看文件内容的。

接着，用 root 账号创建一个 main.go 文件，内容如下：

package main
    
    import (
        "fmt"
        "io/ioutil"
        "log"
        "os"
    )
    
    func main() {
        file, err := os.Open("my_shadow.txt")
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
        defer file.Close()
    
        data, err := ioutil.ReadAll(file)
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
    
        fmt.Printf("my_shadow:%s\n", data)
    }

就是简单地读取 my\_shadow 文件内容。go build main.go 后，生成的 main 可执行文件，权限是：-rwxrwxr-x。

这时，切换到非 root 用户，执行 ./main，会输出：

open my_shadow.txt: permission denied

因为这时的 main 程序生成的进程有效用户 ID 是当前用户的（非 root）。

接着，给 main 设置 set-user-ID 位：chmod u+s main，权限变为 -rwsrwxr-x，非 root 下再次执行 ./main，输出：

my\_shadow:This is my shadow, studygolang.

因为设置了 set-user-ID 位，这时 main 程序生成的进程有效用户是 main 文件的属主，即 root 的 ID，因此有权限读 my\_shadow.txt。

**1.2.4. 修改进程的凭证**

os 包没有提供相应的功能修改进程的凭证，在 syscall 包对这些系统调用进行了封装。因为 [https://golang.org/s/go1.4-syscall][https_golang.org_s_go1.4-syscall]，用户程序不建议直接使用该包，应该使用 `golang.org/x/sys` 包代替。

该包提供了修改进程各种 ID 的系统调用封装，这里不一一介绍。

此外，os 还提供了获取辅助组 ID 的函数：os.Getgroups()。

**1.2.5. 操作系统用户**

包 os/user 允许通过名称或 ID 查询用户账号。用户结构定义如下：

type User struct {
        Uid      string // user id
        Gid      string // primary group id
        Username string
        Name     string
        HomeDir  string
    }

User 代表一个用户帐户。

OSIX 系统中 Uid 和 Gid 字段分别包含代表 uid 和 gid 的十进制数字。在 Windows 系统中 Uid 和 Gid 包含字符串格式的安全标识符（SID）。在 Plan 9 系统中，Uid、Gid、Username 和 Name 字段是 `/dev/user` 的内容。

Current 函数可以获取当前用户账号。而 Lookup 和 LookupId 则分别根据用户名和用户 ID 查询用户。如果对应的用户不存在，则返回 `user.UnknownUserError` 或 `user.UnknownUserIdError`。

package main
    
    import (
        "fmt"
        "os/user"
    )
    
    func main() {
        fmt.Println(user.Current())
        fmt.Println(user.Lookup("xuxinhua"))
        fmt.Println(user.LookupId("0"))
    }
    
    // Output:
    // &{502 502 xuxinhua /home/xuxinhua} <nil>
    // &{502 502 xuxinhua /home/xuxinhua} <nil>
    // &{0 0 root root /root} <nil>

**1.3. 进程的当前工作目录**

一个进程的当前工作目录（current working directory）定义了该进程解析相对路径名的起点。新进程的当前工作目录继承自其父进程。

func Getwd() (dir string, err error)

`Getwd` 返回一个对应当前工作目录的根路径。如果当前目录可以经过多条路径抵达（比如符号链接），`Getwd` 会返回其中一个。对应系统调用：`getcwd`。

func Chdir(dir string) error

相应的，`Chdir` 将当前工作目录修改为 dir 指定的目录。如果出错，会返回 `*PathError` 类型的错误。对应系统调用 `chdir`。

另外，`os.File` 有一个方法：`Chdir`，对应系统调用 `fchidr`（以文件描述符为参数），也可以改变当前工作目录。

**1.4. 改变进程的根目录**

每个进程都有一个根目录，该目录是解释绝对路径（即那些以/开始的目录）时的起点。默认情况下，这是文件系统的真是根目录。新进程从其父进程处继承根目录。有时可能需要改变一个进程的根目录（比如 ftp 服务就是一个典型的例子）。系统调用 chroot 能改变一个进程的根目录，Go 中对应的封装在 `syscall.Chroot`。

除此之外，在 fork 子进程时，可以通过给 `syscall.SysProcAttr` 结构的 `Chroot` 字段指定一个路径，来初始化子进程的根目录。

**1.5. 进程环境列表**

每个进程都有与其相关的称之为环境列表（environment list）的字符串数组，或简称环境（environment）。其中每个字符串都以 名称=值（name=value）形式定义。因此，环境是“名称-值”的成对集合，可存储任何信息。常将列表中的名称称为环境变量（environment variables）。

新进程在创建之时，会继承其父进程的环境副本。这是一种原始的进程间通信方式，却颇为常用。环境（environment）提供了将信息和父进程传递给子进程的方法。创建后，父子进程的环境相互独立，互不影响。

环境变量的常见用途之一是在 shell 中，通过在自身环境中放置变量值，shell 就可确保把这些值传递给其所创建的进程，并以此来执行用户命令。

在程序中，可以通过 `os.Environ` 获取环境列表：

func Environ() []string

返回的 `[]string` 中每个元素是 `key=value` 的形式。

func Getenv(key string) string

`Getenv` 检索并返回名为 key 的环境变量的值。如果不存在该环境变量会返回空字符串。有时候，可能环境变量存在，只是值刚好是空。为了区分这种情况，提供了另外一个函数 `LookupEnv()`：

func LookupEnv(key string) (string, bool)

如果变量名存在，第二个参数返回 true，否则返回 false。

func Setenv(key, value string) error

`Setenv` 设置名为 key 的环境变量，值为 `value`。如果出错会返回该错误。（如果值之前存在，会覆盖）

func Unsetenv(key string) error

Unsetenv 删除名为 key 的环境变量。

func Clearenv()

`Clearenv` 删除所有环境变量。

package main
    
    import (
        "fmt"
        "os"
    )
    
    func main() {
        fmt.Println("The num of environ:", len(os.Environ()))
        godebug, ok := os.LookupEnv("GODEBUG")
        if ok {
            fmt.Println("GODEBUG==", godebug)
        } else {
            fmt.Println("GODEBUG not exists!")
            os.Setenv("GODEBUG", "gctrace=1")
            fmt.Println("after setenv:", os.Getenv("GODEBUG"))
        }
    
        os.Clearenv()
        fmt.Println("clearenv, the num:", len(os.Environ()))
    }
    
    // Output:
    // The num of environ: 25
    // GODEBUG not exists!
    // after setenv: gctrace=1
    // clearenv, the num: 0

另外，`ExpandEnv` 和 `Getenv` 功能类似，不过，前者使用变量方式，如：

`os.ExpandEnv("$GODEBUG")` 和 `os.Getenv("GODEBUG")` 是一样的。

实际上，`os.ExpandEnv` 调用的是 `os.Expand(s, os.Getenv)`。

func Expand(s string, mapping func(string) string) string

Expand 能够将 `${var}` 或 `$var` 形式的变量，经过 mapping 处理，得到结果。

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参考  
[http://books.studygolang.com/The-Golang-Standard-Library-by-Example/chapter10/10.2.html][http_books.studygolang.com_The-Golang-Standard-Library-by-Example_chapter10_10.2.html]

[https_golang.org_s_go1.4-syscall]: https://golang.org/s/go1.4-syscall
[http_books.studygolang.com_The-Golang-Standard-Library-by-Example_chapter10_10.2.html]: http://books.studygolang.com/The-Golang-Standard-Library-by-Example/chapter10/10.2.html