权限抽象

一个完整的权限管理体系，要有合理的抽象。这里就包括对用户、进程、文件、内存、系统调用等抽象。下面我将带你一一了解。

首先，我们先来说说用户和组。Linux 是一个多用户平台，允许多个用户同时登录系统工作。Linux 将用户抽象成了账户，账户可以登录系统，比如通过输入登录名 + 密码的方式登录；也可以通过证书的方式登录。

但为了方便分配每个用户的权限，Linux 还支持组 （Group）账户。组账户是多个账户的集合，组可以为成员们分配某一类权限。每个用户可以在多个组，这样就可以利用组给用户快速分配权限。

组的概念有点像微信群。一个用户可以在多个群中。比如某个组中分配了 10 个目录的权限，那么新建用户的时候可以将这个用户增加到这个组中，这样新增的用户就不必再去一个个目录分配权限。

而每一个微信群都有一个群主，Root 账户也叫作超级管理员，就相当于微信群主，它对系统有着完全的掌控。一个超级管理员可以使用系统提供的全部能力。

此外，Linux 还对文件进行了权限抽象（注意目录也是一种文件）。Linux 中一个文件可以设置下面 3 种权限：

1、读权限（r）：控制读取文件。

2、写权限（w）：控制写入文件。
3、执行权限（x）：控制将文件执行，比如脚本、应用程序等。

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然后每个文件又可以从 3 个维度去配置上述的 3 种权限：

1、用户维度。每个文件可以所属 1 个用户，用户维度配置的 rwx 在用户维度生效；
2、组维度。每个文件可以所属 1 个分组，组维度配置的 rwx 在组维度生效；
3、全部用户维度。设置对所有用户的权限。

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因此 Linux 中文件的权限可以用 9 个字符，3 组rwx描述：第一组是用户权限，第二组是组权限，第三组是所有用户的权限。然后用-代表没有权限。比如代表所有维度可以读写执行。代表用户维度不可以执行，组维度不可以读取，所有用户维度不可以写入。

通常情况下，如果用ls -l查看一个文件的权限，会有 10 个字符，这是因为第一个字符代表的是文件类型。常见的文件类型有管道文件、目录文件、链接文件等等。代表普通文件、代表目录、代表管道。
现在思考以下 4 个问题。
1、文件被创建后，初始的权限如何设置？
2、需要全部用户都可以执行的指令，比如ls，它们的权限如何分配？
3、给一个文本文件分配了可执行权限会怎么样？
4、可不可以多个用户都登录root，然后只用root账户？

问题一：初始权限问题
一个文件创建后，文件的所属用户会被设置成创建文件的用户。谁创建谁拥有，这个逻辑很顺理成章。但是文件的组又是如何分配的呢？

这里 Linux 想到了一个很好的办法，就是为每个用户创建一个同名分组。

比如说zhang这个账户创建时，会创建一个叫作zhang的分组。zhang登录之后，工作分组就会默认使用它的同名分组zhang。如果zhang想要切换工作分组，可以使用newgrp指令切换到另一个工作分组。因此，被创建文件所属的分组是当时用户所在的工作分组，如果没有特别设置，那么就属于用户所在的同名分组。

再说下文件的权限如何？文件被创建后的权限通常是：

rw-rw-r--

也就是用户、组维度不可以执行，所有用户可读。
问题二：公共执行文件的权限
前面提到过可以用which指令查看ls指令所在的目录，我们发现在/usr/bin中。然后用ls -l查看ls的权限，可以看到下图所示：

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答案当然是不可以执行，无法读取文件内容自然不可以执行。

问题三：执行文件
在 Linux 中，如果一个文件可以被执行，则可以直接通过输入文件路径（相对路径或绝对路径）的方式执行。如果想执行一个不可以执行的文件，Linux 则会报错。

当用户输入一个文件名，如果没有指定完整路径，Linux 就会在一部分目录中查找这个文件。你可以通过echo $PATH看到 Linux 会在哪些目录中查找可执行文件，PATH是 Linux 的环境变量。

问题四：可不可以都 root
最后一个问题是，可不可以都root？

答案当然是不行！

到这里，用户和组相关权限就介绍完了。接下来说说内核和系统调用权限。 内核是操作系统连接硬件、提供最核心能力的程序。

内核提供操作硬件、磁盘、内存分页、进程等最核心的能力，并拥有直接操作全部内存的权限，因此内核不能把自己的全部能力都提供给用户，而且也不能允许用户通过shell指令进行系统调用。Linux 下内核把部分进程需要的系统调用以 C 语言 API 的形式提供出来。部分系统调用会有权限检查，比如说设置系统时间的系统调用。

以上我们看到了 Linux 对系统权限的抽象。接下来我们再说说权限架构的思想。

权限架构思想

优秀的权限架构主要目标是让系统安全、稳定且用户、程序之间相互制约、相互隔离。这要求权限系统中的权限划分足够清晰，分配权限的成本足够低。

因此，优秀的架构，应该遵循最小权限原则（Least Privilege)。权限设计需要保证系统的安全和稳定。比如：每一个成员拥有的权限应该足够的小，每一段特权程序执行的过程应该足够的短。对于安全级别较高的时候，还需要成员权限互相牵制。比如金融领域通常登录线上数据库需要两次登录，也就是需要两个密码，分别掌握在两个角色手中。这样即便一个成员出了问题，也可以保证整个系统安全。

同样的，每个程序也应该减少权限，比如说只拥有少量的目录读写权限，只可以进行少量的系统调用。
权限划分
此外，权限架构思想还应遵循一个原则，权限划分边界应该足够清晰，尽量做到相互隔离。Linux 提供了用户和分组。当然 Linux 没有强迫你如何划分权限，这是为了应对更多的场景。通常我们服务器上重要的应用，会由不同的账户执行。比如说 Nginx、Web 服务器、数据库不会执行在一个账户下。现在随着容器化技术的发展，我们甚至希望每个应用独享一个虚拟的空间，就好像运行在一个单独的操作系统中一样，让它们互相不用干扰。

到这里，你可能会问：为什么不用 root 账户执行程序？ 下面我们就来说说 root 的危害。

举个例子，你有一个 Mysql 进程执行在 root（最大权限）账户上，如果有黑客攻破了你的 Mysql 服务，获得了在 Mysql 上执行 Sql 的权限，那么，你的整个系统就都暴露在黑客眼前了。这会导致非常严重的后果。

黑客可以利用 Mysql 的 Copy From Prgram 指令为所欲为，比如先备份你的关键文件，然后再删除他们，并要挟你通过指定账户打款。如果执行最小权限原则，那么黑客即便攻破我们的 Mysql 服务，他也只能获得最小的权限。当然，黑客拿到 Mysql 权限也是非常可怕的，但是相比拿到所有权限，这个损失就小多了。

分级保护
因为内核可以直接操作内存和 CPU，因此非常危险。驱动程序可以直接控制摄像头、显示屏等核心设备，也需要采取安全措施，比如防止恶意应用开启摄像头盗用隐私。通常操作系统都采取一种环状的保护模式

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如上图所示，内核在最里面，也就是 Ring 0。 应用在最外面也就是Ring 3。驱动在中间，也就是 Ring 1 和 Ring 2。对于相邻的两个 Ring，内层 Ring 会拥有较高的权限，可以改变外层的 Ring；而外层的 Ring 想要使用内层 Ring 的资源时，会有专门的程序（或者硬件）进行保护。

比如说一个 Ring3 的应用需要使用内核，就需要发送一个系统调用给内核。这个系统调用会由内核进行验证，比如验证用户有没有足够的权限，以及这个行为是否安全等等。

权限包围（Privilege Bracking）
之前我们讨论过，当 Mysql 跑在 root 权限时，如果 Mysql 被攻破，整个机器就被攻破了。因此我们所有应用都不要跑在 root 上。如果所有应用都跑在普通账户下，那么就会有临时提升权限的场景。比如说安装程序可能需要临时拥有管理员权限，将应用装到/usr/bin目录下。

Linux 提供了权限包围的能力。比如一个应用，临时需要高级权限，可以利用交互界面（比如让用户输入 root 账户密码）验证身份，然后执行需要高级权限的操作，然后马上恢复到普通权限工作。这样做可以减少应用在高级权限的时间，并做到专权专用，防止被恶意程序利用。

用户分组指令
上面我们讨论了 Linux 权限的架构，接下来我们学习一些具体的指令。
查看
如果想查看当前用户的分组可以使用groups指令。

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我先给你介绍两个分组，其他分组你可以去查资料：

• adm 分组用于系统监控，比如/var/log中的部分日志就是 adm 分组。

• sudo 分组用户可以通过 sudo 指令提升权限。

如果想查看当前用户，可以使用id指令，如下所示：

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• uid 是用户 id；

• gid 是组 id；

• groups 后面是每个分组和分组的 id。

如果想查看所有的用户，可以直接看/etc/passwd。

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/etc/passwd这个文件存储了所有的用户信息，如下图所示：

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创建用户
创建用户用useradd指令。

sudo useradd foo

sudo 原意是 superuser do，后来演变成用另一个用户的身份去执行某个指令。如果没有指定需要 sudo 的用户，就像上面那样，就是以超级管理员的身份。因为 useradd 需要管理员身份。这句话执行后，会进行权限提升，并弹出输入管理员密码的输入界面。

创建分组
创建分组用groupadd指令。下面指令创建一个叫作hello的分组。

sudo groupadd hello

为用户增加次级分组
组分成主要分组（Primary Group）和次级分组（Secondary Group）。主要分组只有 1 个，次级分组可以有多个。如果想为用户添加一个次级分组，可以用usermod指令。下面指令将用户foo添加到sudo分组，从而foo拥有了sudo的权限。

sudo usermod -a -G sudo foo

代表append，代表一个次级分组的清单， 最后一个foo是账户名。

修改用户主要分组
修改主要分组还是使用usermod指令。只不过参数是小写的-g。

sudo usermod -g somegroup foo

文件权限管理指令

接下来我们学习文件管理相关的指令。

查看
我们可以用ls -l查看文件的权限，相关内容在本课时前面已经介绍过了。

修改文件权限
可以用chmod修改文件权限，chmod（ change file mode bits），也就是我们之前学习的** rwx，只不过 rwx** 在 Linux 中是用三个连在一起的二进制位来表示。

# 设置foo可以执行
chmod +x ./foo
# 不允许foo执行
chmod -x ./foo
# 也可以同时设置多个权限
chmod +rwx ./foo

因为rwx在 Linux 中用相邻的 3 个位来表示。比如说111代表，101代表r-x。而rwx总共有三组，分别是用户权限、组权限和全部用户权限。也就是可以用9 个 1 代表rwxrwxrwx。又因为10 进制是 7，因此当需要一次性设置用户权限、组权限和所有用户权限的时候，我们经常用数字表示。

# 设置rwxrwxrwx (111111111 -> 777)
chmod 777 ./foo
# 设置rw-rw-rw-(110110110 -> 666)
chmod 666 ./foo

修改文件所属用户
有时候我们需要修改文件所属用户，这个时候会使用chown指令。 下面指令修改文件所属的用户为。

chown bar ./foo

还有一些情况下，我们需要同时修改文件所属的用户和分组，比如我们想修改的分组位，用户为，可以使用：

chown g.u ./foo