开发常识 | 彻底理清 CreateFile 读写权限与共享模式的关系
2024-3-29 17:25:38 Author: mp.weixin.qq.com(查看原文) 阅读量:5 收藏


前言

前一阵子,我在编写文件变化监控程序的时候遇到了文件被占用的问题。很早之前写过一篇关于CreateFile函数的dwDesiredAccessdwShareMode参数的笔记。我发现之前的理解不够全面、准确。为了更好的理解这两个参数的作用,我搜索了大量资料,编写了测试程序及测试脚本,参考了xp源码,终于搞清楚这两个参数的作用。简而言之,需要遵循以下两个规则:

规则 1:后续的访问权限与先前的共享模式不能冲突。

规则 2:后续的共享模式与先前的访问权限不能冲突。

如果你对下面的几个问题有明确的答案并且清楚的知道原因,那么可以跳过本文了。

1.第一次以访问权限,共享模式打开文件,会成功吗?

2.如果第一次打开成功了,第二次以访问权限,共享模式打开。会成功吗?

3.如果第二次打开成功了,第三次以//读写访问权限,读写共享模式打开,会成功吗?

4.第一次以访问权限,共享模式打开文件,第二次以访问权限,读写共享模式打开。第三次以访问权限,读写共享模式打开,会成功吗?

在总结之前,先看一下关键的权限检查代码。


参考源码

NTSTATUS IoCheckShareAccess(
IN ACCESS_MASK DesiredAccess,
IN ULONG DesiredShareAccess,
IN OUT PFILE_OBJECT FileObject,
IN OUT PSHARE_ACCESS ShareAccess,
IN BOOLEAN Update
)
{
PAGED_CODE();

// 获取本次调用时,指定的 读/写/删除 访问权限标志
FileObject->ReadAccess = (BOOLEAN) ((DesiredAccess & (FILE_EXECUTE | FILE_READ_DATA)) != 0);
FileObject->WriteAccess = (BOOLEAN) ((DesiredAccess & (FILE_WRITE_DATA | FILE_APPEND_DATA)) != 0);
FileObject->DeleteAccess = (BOOLEAN) ((DesiredAccess & DELETE) != 0);

if (FileObject->ReadAccess || FileObject->WriteAccess || FileObject->DeleteAccess)
{
// 获取本次调用时,指定的 读/写/删除 共享模式标志
FileObject->SharedRead = (BOOLEAN) ((DesiredShareAccess & FILE_SHARE_READ) != 0);
FileObject->SharedWrite = (BOOLEAN) ((DesiredShareAccess & FILE_SHARE_WRITE) != 0);
FileObject->SharedDelete = (BOOLEAN) ((DesiredShareAccess & FILE_SHARE_DELETE) != 0);

if (FileObject->Flags & FO_FILE_OBJECT_HAS_EXTENSION)
{
PIOP_FILE_OBJECT_EXTENSION fileObjectExtension =(PIOP_FILE_OBJECT_EXTENSION)(FileObject + 1);
if (fileObjectExtension->FileObjectExtensionFlags & FO_EXTENSION_IGNORE_SHARE_ACCESS_CHECK)
return STATUS_SUCCESS;
}

ULONG ocount = ShareAccess->OpenCount;

if ( // 本次调用时 DesiredAccess 包含了读/写/删除标志,并且
// 在之前的调用中,DesiredShareAccess 缺少对应的读/写/删除标志(ShareXXX < ocount)
(FileObject->ReadAccess && (ShareAccess->SharedRead < ocount))
|| (FileObject->WriteAccess && (ShareAccess->SharedWrite < ocount))
|| (FileObject->DeleteAccess && (ShareAccess->SharedDelete < ocount))
// 之前的调用中 DesiredAccess 包含了读/写/删除标志,并且
// 本次调用时 DesiredShareAccess 缺少对应读/写/删除标志
|| ((ShareAccess->Readers != 0) && !FileObject->SharedRead)
|| ((ShareAccess->Writers != 0) && !FileObject->SharedWrite)
|| ((ShareAccess->Deleters != 0) && !FileObject->SharedDelete)
)
{
return STATUS_SHARING_VIOLATION;
}
else if (Update)
{
ShareAccess->OpenCount++; // 每次权限检查通过后,打开计数 +1

// 本次调用时 DesiredAccess 包含了读/写/删除标志,对应的计数 +1
ShareAccess->Readers += FileObject->ReadAccess;
ShareAccess->Writers += FileObject->WriteAccess;
ShareAccess->Deleters += FileObject->DeleteAccess;

// 本次调用时 DesiredShareAccess 包含了读/写/删除标志,对应的计数 +1
ShareAccess->SharedRead += FileObject->SharedRead;
ShareAccess->SharedWrite += FileObject->SharedWrite;
ShareAccess->SharedDelete += FileObject->SharedDelete;
}
}
return STATUS_SUCCESS;
}

说明:DesiredAccess表示 访问权限,DesiredShareAccess表示 共享模式。
代码中的注释已经写的很清楚了,再整体梳理一下:
更新逻辑(else if 分支):
每次权限检查成功后,如果指定了Update参数,SharedAccess->OpenCount计数会加一。
DesiredAccess包含//删除标志的时候,SharedAccess->Readers / Writers / Deleters计数会加一。
DesiredShareAccess包含//删除标志的时候,ShareAccess->SharedRead / SharedWrite / SharedDelete计数会加一。
检查逻辑(if 分支):
◆如果本次调用时DesiredAccess包含了//删除标志(FileObject->ReadAccess / WriteAccess / DeleteAccess为真)并且在之前的调用中DesiredShareAccess缺少对应的//删除标志(ShareAccess->SharedRead / SharedWrite / SharedDelete < ocount),违反规则 1,权限检查会失败。
◆如果在之前的调用中DesiredAccess包含了//删除标志(ShareAccess->Readers / Writers / Deleters != 0),并且本次调用时DesiredShareAccess缺少对应//删除标志(FileObject->SharedRead / SharedWrite / SharedDelete为假),违反规则 2,权限检查会失败。
我把各种情况下的打开结果整理成了表格,供大家参考。


结果表

各项的意义解释如下:

访问权限代表dwDesiredAccess参数,共享模式代表dwShareAccess参数。1表示第一次调用,2表示第二次调用。

RRead,表示WWrite,表示RWReadWrite,表示读写NNone, 表示独占

/表示或者。为了减少组合数量。比如第一行中的访问权限 2可以是//读写中的任意一种。

---表示对应位置是什么都可以,不影响结果。比如,第一行的访问权限 1可以是//读写中的任意一种,不论是哪种都会打开失败。

结果列只统计了第二次的结果,因为第一次总是成功的。

以上结论我在win10系统上亲自验证过,整体验证思路是用不同的参数调用CreateFile打开同一个文件。关键验证代码如下:


验证代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.CommandLine;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace CreateFile
{
class Program
{
// ref https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/commandline/define-commands
static Command SetupCommandHandler()
{
var filePathOption = new Option<string>(name: "--path", getDefaultValue: () => "test.txt", description: "file path");
filePathOption.AddAlias("-f");
filePathOption.AddAlias("-p");

var fileModeOption = new Option<string>(name: "--mode", getDefaultValue: () => "Open", description: "file mode")
.FromAmong("CreateNew", "Create", "Open", "OpenOrCreate", "Truncate", "Append");
fileModeOption.AddAlias("-m");

var fileShareOption = new Option<string>("--share", "file share") { IsRequired = true }
.FromAmong("None", "Read", "Write", "ReadWrite", "Delete", "Inheritable");
fileShareOption.AddAlias("-s");

var fileAccessOption = new Option<string>("--access", "file access") { IsRequired = true }
.FromAmong("Read", "Write", "ReadWrite");
fileAccessOption.AddAlias("-a");

var autoQuitOption = new Option<bool>(name: "--autoquit", getDefaultValue: () => false, description: "auto quit");
autoQuitOption.AddAlias("-q");

var command = new RootCommand();
command.Add(filePathOption);
command.Add(fileModeOption);
command.Add(fileShareOption);
command.Add(fileAccessOption);
command.Add(autoQuitOption);

command.SetHandler((filePath, fileMode, fileShare, fileAccess, autoQuit) =>
{
OpenFileAndWait(filePath, fileMode, fileShare, fileAccess, autoQuit);
}, filePathOption, fileModeOption, fileShareOption, fileAccessOption, autoQuitOption);

return command;
}

static void Main(string[] args)
{
var command = SetupCommandHandler();
command.Invoke(args);
}

static void OpenFileAndWait(string strFilePath, string strFileMode, string strFileShare, string strFileAccess, bool autoQuit)
{
FileStream stream = null;
try
{
var fileMode = (FileMode)System.Enum.Parse(typeof(FileMode), strFileMode);
var fileShare = (FileShare)System.Enum.Parse(typeof(FileShare), strFileShare);
var fileAccess = (FileAccess)System.Enum.Parse(typeof(FileAccess), strFileAccess);

System.Console.WriteLine(string.Format("[{0}] file:{1}, mode: {2}, share: {3}, access: {4}!"
, System.DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff"), strFilePath, strFileMode, strFileShare, strFileAccess));

stream = File.Open(strFilePath, fileMode, fileAccess, fileShare);
}
catch (Exception ex)
{
System.Console.WriteLine(string.Format("opening file [{0}] failed with {1}!", strFilePath, ex));
}

if (!autoQuit)
{
System.Console.WriteLine("press any key to continue...");
System.Console.ReadKey();
}

if (stream != null)
{
stream.Dispose();
}
}
}
}

生成的程序名是CreateFile.exe,该程序可以接收命令行参数,通过-f指定文件名,通过-a指定访问权限,通过-s指定共享模式, 通过-h显示帮助。


验证脚本

为了更方便的验证,我又写了批处理脚本,关键脚本如下:
:: read-readwrite-write-none.bat
CreateFileBatchCaller.bat %~n0%
:: CreateFileBatchCaller.bat
@echo off
cd /d %~dp0

setlocal enabledelayedexpansion

set AccessParams=%1%
set AccessParams=%AccessParams:read=Read%
set AccessParams=%AccessParams:write=Write%
set AccessParams=%AccessParams:none=None%

For /f "tokens=1-4 delims=_/. " %%i In ("%AccessParams%") do (
set Access1=%%i
set SharedAccess1=%%j
set Access2=%%k
set SharedAccess2=%%l
)

start CreateFile -f test.txt -a %Access1% -s %SharedAccess1%

:: will this success?
timeout /T 1
start CreateFile -f test.txt -a %Access2% -s %SharedAccess2%

脚本CreateFileBatchCaller.bat接收一个参数,内部会根据-分割参数,前四项有固定意义,分别表示第一次调用CreateFile.exe的访问权限和共享模式、第二次调用CreateFile.exe的访问权限和共享模式。
read-readwrite-write-none-failed.bat是众多调用脚本中的一个,内部会把当前脚本的文件名(不包括扩展名)当作参数调用CreateFileBatchCaller.bat。该脚本可以验证第一次以访问权限、读写共享模式打开文件,第二次以访问权限、独占共享模式打开文件的情况。


亲自动手

所有脚本及源码我已经上传到我的个人仓库了。如果你也想亲自动手验证一下,可以从如下位置获取测试代码,编译好的程序及测试脚本。
github:
https://github.com/BianChengNan/MyBlogStuff/tree/master/review-CreateFile-DesireAccess-ShareMode
gitee:
https://gitee.com/bianchengnan/my-blog-stuff/tree/master/review-CreateFile-DesireAccess-ShareMode
百度云盘:
https://pan.baidu.com/s/10BMMhPGiiBYjlMFrbQH-3g?pwd=tibm
至此,文章开头的几个问题的答案应该已经很明显了。一起来看一下。

解惑

1.第一次尝试以读访问权限,写共享模式打开文件,会成功吗?

答:会成功。

第一次打开时总会成功。


2.如果第一次打开成功了,第二次尝试以写访问权限,读共享模式打开。会成功吗?

答:会成功。

第一次的共享模式是写,第二次的访问权限是写,第二次的访问权限与第一次的共享模式不冲突。

第二次的共享模式是读,第一次的访问权限是读,第二次的共享模式与第一次的访问权限不冲突。

3.如果第二次打开成功了,第三次尝试以读/写/读写访问权限,读写共享模式打开,会成功吗?

答:不会成功。

第三次的访问权限是读的话,与第一次的共享模式(写)冲突。

第三次的访问权限是写的话,与第二次的共享模式(读)冲突。

第三次的访问权限是读写的话,既与第一次的共享模式(写)冲突,又与第二次的共享模式(读)冲突。

这里只贴了第三次的访问权限是写的情况,其它两种情况也会失败。
4.第一次尝试以读访问权限,写共享模式打开文件,第二次尝试以写访问权限,读写共享模式打开。第三次尝试以写访问权限,读写共享模式打开,会成功吗?

答:会成功。

第三次的访问权限(写),既不与第一次的共享模式(写)冲突,又不与第二次的共享模式(读写)冲突。

第三次的共享模式(读写),既不与第一次的访问权限(读)冲突,又不与第二次的访问权限(写)冲突。

最后,贴一下之前整理的笔记,基本正确,但是不够全面,不够深刻。


CreateFile 参数

一直对CreateFile的参数dwDesiredAccessdwShareMode的具体作用不是很清楚,今天重读《windows 核心编程》的时候有了一些新感悟。简要总结如下:

dwDesiredAccess表示本次CreateFile想要获取的权限: 只读(GENERIC_READ),只写(GENERIC_WRITE),可读写 (GENERIC_READ | GENERIC_WRITE)。

dwShareMode表示后续CreateFile可以取得什么权限。

dwDesiredAccess各种值及含义抄录如下(摘自 《Windows核心编程》第5版 第10p279):
dwShareMode的各种值及含义抄录如下(摘自 《Windows核心编程》第5版 第10p279):

友情提示:上表中的如果设备已经以 xxx 方式打开指的是先前调用的dwShareMode参数。

参考资料

https://0cch.com/2011/05/22/e585b3e4ba8ee69687e4bbb6shareaccess/强烈推荐阅读!!!

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/fileapi/nf-fileapi-createfilea

https://community.osr.com/discussion/32329/file-object-fscontext9

◆《windows 核心编程》第5版 第10

看雪ID:编程难

https://bbs.kanxue.com/user-home-873494.htm

*本文为看雪论坛优秀文章,由 编程难 原创,转载请注明来自看雪社区

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文章来源: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTc2MDYxMw==&mid=2458549318&idx=1&sn=c5be1f2ffb49ec2c4e229a333e433625&chksm=b18d4ccc86fac5dac6152eedc810cf064326eb22392d908842cba2ebed75b90c13cdac5a08c1&scene=58&subscene=0#rd
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