Атрибуты файлов в Linux

В мире Linux все является файлом — от текстовых документов и изображений до аппаратных устройств и сетевых сокетов. Понимание того, как операционная система управляет этими «файлами», и, в частности, что такое атрибуты файлов, является ключом к эффективному администрированию, обеспечению безопасности и стабильной работе системы. В этой статье подробно рассмотрим наиболее важные атрибуты файлов в Linux, их значение и способы работы с ними.

Что такое атрибуты файлов в Linux?

Файловая система Linux хранит множество информации о каждом файле, но лишь некоторые из этих полей важны для повседневного использования и управления. Эти ключевые поля, или атрибуты, определяют тип файла, кто может получить к нему доступ и что с ним можно делать, а также другую важную метаинформацию. Понимание этих атрибутов критически важно для защиты ваших данных от несанкционированного доступа и поддержания целостности системы.

Давайте рассмотрим пример вывода команды ls -l (от list – список), которая является одним из основных инструментов для просмотра атрибутов файлов в консоли.

ls -l my_document.txt

Пример вывода:

Детальный разбор атрибутов файла

Рассмотрим каждое поле в выводе ls -l по порядку, чтобы полностью понять, что они означают и как влияют на взаимодействие с файлами в Linux.

Тип файла

Первый символ в выводе ls -l указывает на тип файла. Этот символ предоставляет информацию о природе объекта:

• - (дефис): Обычный файл (Regular file). Это может быть текстовый документ, исполняемый файл, изображение, архив и т.д.
• d: Каталог (Directory). Специальный тип файла, который содержит список других файлов и каталогов.
• l: Символическая ссылка (Symbolic link, soft link). Указатель на другой файл или каталог.
• c: Символьное устройство (Character device). Используется для взаимодействия с аппаратными устройствами, которые обрабатывают данные по одному символу за раз (например, клавиатура, терминал: /dev/tty0).
• b: Блочное устройство (Block device). Используется для взаимодействия с аппаратными устройствами, которые передают данные блоками (например, жесткие диски: /dev/sda, /dev/nvme0n1).
• p: Именованный канал (Named pipe, FIFO). Механизм межпроцессного взаимодействия, позволяющий двум процессам обмениваться данными.
• s: Сокет (Socket). Еще один механизм межпроцессного взаимодействия, используемый для сетевых или локальных соединений.

Права доступа (Permission Bits)

Следующие девять символов представляют собой биты режима или права доступа (permissions). Это самый важный аспект файловых атрибутов, так как они определяют, кто и как может взаимодействовать с файлом или каталогом. Эти девять символов логически делятся на три группы по три символа:

• u (user): Права для владельца файла.
• g (group): Права для группы, которой принадлежит файл.
• o (other): Права для всех остальных пользователей в системе, которые не являются владельцем и не входят в группу файла.

Каждая из этих трех групп может иметь следующие права, обозначенные буквами:

r (read): Чтение.

• Для файлов: возможность просматривать содержимое файла.
• Для каталогов: возможность просматривать список файлов и подкаталогов, находящихся внутри этого каталога.

w (write): Запись.

• Для файлов: возможность изменять, записывать или удалять файл.
• Для каталогов: возможность создавать, удалять или переименовывать файлы и подкаталоги внутри этого каталога. Это критически важно: если у вас нет права w на каталог, вы не сможете удалить файл в нем, даже если вы его владелец и имеете полные права на сам файл.

x (execute): Выполнение.

• Для файлов: возможность запускать файл как исполняемую программу или скрипт.
• Для каталогов: возможность входить в каталог (перемещаться по нему) с помощью команды cd и получать доступ к его содержимому.

В нашем примере my_document.txt (-rw-r--r--):

• rw-: Владелец (user) имеет права на чтение и запись.
• r--: Группа (group) имеет только право на чтение.
• r--: Другие пользователи (other) также имеют только право на чтение.

Расширенные (специальные) права доступа

Помимо базовых rwx, существуют также специальные биты разрешений, которые предоставляют дополнительные возможности для безопасности и управления:

s (SetUID/SetGID):

• SetUID (SUID): Если s (или S, если право на выполнение отсутствует) находится на месте x для владельца (u), это означает, что при выполнении файла он будет запускаться с правами владельца файла, а не с правами пользователя, который его запустил. Например, команда passwd (изменение пароля) имеет SUID бит, позволяя обычному пользователю менять свой пароль, хотя для этого требуются права root.
• SetGID (SGID): Если s (или S) находится на месте x для группы (g), то:
  • Для исполняемых файлов: аналогично SUID, но файл запускается с правами группы-владельца файла.
  • Для каталогов: новые файлы и подкаталоги, созданные внутри этого каталога, будут наследовать группу владельца каталога, а не первичную группу создавшего их пользователя. Это очень полезно для совместной работы над проектами.
• Если бит выполнения (x) отсутствует, то вместо s будет отображаться заглавная S, указывающая, что бит SetUID/SetGID установлен, но право на выполнение отсутствует.

t (Sticky Bit):

• Если t (или T) находится на месте x для других (o), это называется Sticky Bit. Он применяется преимущественно к каталогам и означает, что только владелец файла или каталога, а также пользователь root, могут удалять или переименовывать файлы внутри этого каталога, независимо от прав доступа к этим файлам. Типичный пример использования — каталог /tmp, куда любой пользователь может записывать файлы, но удалять может только свои.
• Если бит выполнения (x) для other отсутствует, то вместо t будет отображаться заглавная T.

Количество жестких ссылок (Hard Links Count)

Следующее число (в примере 1) указывает количество жестких ссылок, указывающих на этот файл. Жесткая ссылка — это просто другое имя для одного и того же файла. Все жесткие ссылки на один файл указывают на один и тот же индексный дескриптор (inode) в файловой системе. Изменение содержимого файла через одну ссылку отражается во всех остальных, так как они ссылаются на одни и те же данные. Удаление одной жесткой ссылки уменьшает счетчик ссылок; файл физически удаляется только тогда, когда счетчик ссылок достигает нуля и ни один процесс не использует файл.

Пример создания жесткой ссылки:

ln -s my_document.txt my_other_document.txt

Как видно, счетчик жестких ссылок увеличился до 2. Важно отметить, что символические ссылки (о них чуть позже) не учитываются в этом счетчике.

💡Интересный факт: у любого каталога всегда есть как минимум две жесткие ссылки. Одна ведет из родительского каталога (обозначается как .. в подкаталоге), а вторая — это запись . внутри самого каталога, указывающая на сам себя.

Владелец файла (Owner)

Поле после количества жестких ссылок показывает владельца файла. Это пользователь, который изначально создал файл или которому права владения были переданы. В примере my_document.txt владельцем является user.

Ядро Linux хранит эту информацию в виде числовых идентификаторов (UID — User ID), которые затем сопоставляются с именами пользователей с помощью локальных файлов, таких как /etc/passwd, или через централизованные службы управления идентификацией, например, LDAP или Active Directory.

Группа файла (Group)

Следующее поле указывает группу, которой принадлежит файл. Пользователи, входящие в эту группу, получают права доступа, определенные для группы. В примере my_document.txt группа — user.

Аналогично владельцу, группа хранится как числовой идентификатор (GID — Group ID) и сопоставляется с именами групп через /etc/group или централизованные службы.

Размер файла (Size)

Это поле отображает размер файла в байтах. В нашем примере my_document.txt имеет размер 0 байт.

Для файлов большого размера (например, видеофайлов или образов дисков) бывает полезно использовать опцию -h (human-readable) с командой ls. Она отображает размер в более удобном для чтения формате с использованием единиц измерения (килобайты, мегабайты, гигабайты):

ls -lh my_large_archive.tar.gz

Дата и время модификации (Modification Time)

Далее следует дата и время последней модификации файла. Это момент, когда содержимое файла было изменено. В примере это Jun 30 15:52. Эта временная метка mtime (modification time) является одной из трех основных временных меток файла в Linux, помимо atime (access time — время последнего доступа) и ctime (change time — время последнего изменения метаданных файла).

Имя файла (File Name)

И, наконец, последнее поле — это непосредственно имя рассматриваемого файла или каталога.

Атрибуты файлов устройств

Для файлов устройств (символьных или блочных) вывод ls -l немного отличается в поле, где обычно отображается размер:

ls -l /dev/tty0

Здесь вместо размера файла отображаются старший и младший номера устройства, разделенные запятой (в данном случае 4, 0). Эти номера используются ядром для идентификации конкретного аппаратного устройства, с которым связан файл. /dev/tty0 относится к первой виртуальной консоли, где 4 — это старший номер устройства (указывает на тип контроллера), а 0 — младший номер (указывает на конкретное устройство этого типа).

Индексный дескриптор (Inode)

Каждый файл в файловой системе Linux имеет уникальный индексный дескриптор (inode). Inode — это важнейшая структура данных, хранящая все метаданные файла, такие как права доступа, владелец, группа, размер, временные метки, количество жестких ссылок и самое главное — указатели на блоки данных, составляющие содержимое файла. Сами данные файла хранятся отдельно от inode.

Вы можете увидеть номер inode файла, используя опцию -i с командой ls:

ls -li my_document.txt my_other_document.txt

Обратите внимание, что my_document.txt и my_other_document.txt имеют одинаковый номер inode (791570), что подтверждает, что это две жесткие ссылки на один и тот же файл, а не копии.

Символические ссылки (Symbolic Links)

Символические ссылки, также известные как «мягкие» ссылки, являются указателями на другие файлы или каталоги. В отличие от жестких ссылок, символические ссылки:

• Имеют свой собственный inode.
• Хранят путь к целевому файлу/каталогу, а не к самим данным.
• Могут указывать на файлы или каталоги, расположенные на других файловых системах.
• Могут быть созданы даже на несуществующий целевой объект (такая ссылка будет «висячей» или «битой»).

Удаление исходного файла не удаляет символическую ссылку, но делает ее «висячей», так как она указывает на несуществующий путь.

Символические ссылки обозначаются буквой l в первом символе вывода ls -l и имеют стрелку (->), указывающую на цель:

ls -l some_file

Расширенные атрибуты файлов chattr и lsattr

Помимо стандартных прав доступа, Linux также предоставляет расширенные атрибуты файлов, которыми можно управлять с помощью команды chattr (change attribute) и просматривать с помощью lsattr (list attribute). Эти атрибуты предоставляют более детальный и жесткий контроль над файлами и используются в основном для повышения безопасности и целостности данных, например, для защиты критически важных системных файлов. Они действуют на уровне файловой системы и могут переопределять стандартные права доступа.

Некоторые из наиболее часто используемых атрибутов chattr:

• +i (Immutable): Делает файл неизменяемым. Даже пользователь root не может удалить, переименовать, изменить содержимое или создать жесткую ссылку на файл с этим атрибутом. Это очень мощный инструмент для защиты важных конфигурационных файлов от случайных или злонамеренных изменений.
• +a (Append Only): Разрешает только добавление данных в конец файла. Существующее содержимое не может быть изменено или удалено. Этот атрибут часто используется для лог-файлов, чтобы гарантировать неизменность исторических записей.
• +s (Secure deletion): При удалении файла его блоки данных обнуляются (заполняются нулями).
• +u (Undeletable): Если файл удален, его содержимое сохраняется, позволяя его восстановить (для поддерживающих ФС).

Пример установки и проверки атрибута immutable:

touch my_critical_config.conf
chattr +i my_critical_config.conf
lsattr my_critical_config.conf

rm my_critical_config.conf

Чтобы снять атрибут, используйте - вместо + (например, chattr -i my_critical_config.conf).

Числовые права доступа (Octal Notation)

Для удобства установки прав доступа часто используется восьмеричная (числовая) нотация. Каждому праву присваивается числовое значение:

• r (read): 4
• w (write): 2
• x (execute): 1

Чтобы получить числовое значение для каждой группы прав (владелец, группа, другие), суммируются значения соответствующих прав. Например:

• rwx = 4 (read) + 2 (write) + 1 (execute) = 7 (полные права)
• rw- = 4 (read) + 2 (write) + 0 (no execute) = 6 (чтение и запись)
• r-x = 4 (read) + 0 (no write) + 1 (execute) = 5 (чтение и выполнение)
• r-- = 4 (read) + 0 (no write) + 0 (no execute) = 4 (только чтение)

Таким образом, стандартные права -rw-r--r-- можно представить как 644. Для установки этих прав используется команда chmod:

chmod 644 my_document.txt

Для установки специальных битов (SUID, SGID, Sticky Bit) добавляется четвертая цифра в начало восьмеричного числа, предшествующая трем цифрам для основных прав:

• SetUID: 4000
• SetGID: 2000
• Sticky Bit: 1000

Эти значения суммируются с базовыми правами. Например:

• 4755: Устанавливает SUID бит (4) и права rwx для владельца (7), rx для группы (5) и rx для других (5).
• 1777: Устанавливает Sticky Bit (1) и полные права rwx (7) для владельца, группы и других. Это типичные права для каталога /tmp.

Заключение

Понимание атрибутов файлов в Linux — это фундаментальный навык для любого пользователя, системного администратора или разработчика. От базовых прав доступа, определяющих, кто и что может делать с файлом, до расширенных атрибутов chattr, обеспечивающих дополнительный уровень защиты, и специальных битов вроде SUID и Sticky Bit, влияющих на поведение программ и каталогов, — все эти элементы играют критически важную роль в обеспечении безопасности, стабильности и правильного функционирования вашей системы. Эффективное управление этими атрибутами позволяет защитить важные данные от несанкционированного доступа, контролировать взаимодействия пользователей и тонко настраивать поведение файлов и каталогов.

Дополнительный материал

• Структура каталогов Linux