openat和TOCTTOU问题

这篇博客讲述了openat系统调用和相关的TOCTTOU问题

openat v.s open

通常打开一个文件使用的系统调用是：

#include <fcntl.h>

int open(const char *path, int oflag);

open系统调用和大多数语言提供的打开文件的api一致，包含两个参数：文件路径和打开
模式(只读、只写或者读写)

然而除了open之外，类Unix系统还提供了另一个打开文件的系统调用openat：

int openat(int dirfd, const char *path, int oflag);

openat和open功能相同，需要的参数本质上一样：需要打开的文件和打开模式。不同之处在于open函
数直接通过文件路径指定文件，而openat通过一个目录文件句柄dirfd和相对路径指定文件
有三种可能：

path参数是绝对路径，fd参数被忽略，这时和open函数一样了
path参数是相对路径，fd参数是相对路径的起始位置的文件描述符
path参数是相对路径，fd是AT_FDCWD表示相对路径的起始位置是当前工作目录

openat的用途和TOCTTOU

支持使用相对路径在其他目录打开文件，这样能够方便实现多线程使用各自不同的工作目录
避免部分TOCTTOU问题
所谓TOCTTOU是一个简称，全称是:Time of Check To Time of Use
翻译成中文是：检查的时刻到使用的时刻
举个例子

char *filename = "/tmp/dir1/dir2/a.txt";
struct stat;
/**
 * 先检查文件是否存在(Time of Check)
 */
if (stat(filename, &stat) == -1){
    perror();
} else {
    /**
     * 打开文件(Time of Use)
     */
    open(filename, O_WRONLY);
}

先检查文件，然后打开文件，写入或者读取文件，是典型的TOCTTOU问题，因为检查和写入
文件不是原子操作，检查和写入之间可能文件的状态可能已经发生了变化，比如dir1是
一个链接目录，在检查文件后，其他程序修改了dir1的指向，在打开文件时，文件已经
不是原本我们检查的那个文件了，也不是我们一开始意图打开的文件。

使用openat可以一定程度上避免这个问题，因为dirfd是一个文件描述符，直接指向了
真实的文件，在检查文件的操作后，即使dir1指向其他目录或者dir1改名，dirfd指
向的目录也不会改变了。