Unix/Linux编程：who

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-10-16 00:57 160阅读 0赞

> 在使用Unix的时候，经常需要知道有哪些用户正在使用系统，系统是否繁忙，某人是否正在使用这个系统。为了回答这些问题，可以使用who命名，很多多用户操作系统都会有这个命名。这个命令会显示系统中活动用户的情况。接下来的问题是，who命令是如何工作的

# who #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  上面最大的长方体表示计算机内存，它被分为用户空间和系统空间，用户通过终端连接到系统。
 *  一大一小两个柱状体表示两个硬盘，系统中还有一个打印机
 *  上方三个较小的长方体是表示3个应用程序，他们运行在用户空间，通过内核与外界进行通信。应用程序和内核之间的连线表示通信管道

> 是命令也是程序

在Unix系统中，几乎所有的命令都是人为编写的程序，比如who，ls。如果你对某个命令的功能不满意，完全可以编写自己的命令

在Unix系统中增加新的命令是一件很容易的事。把程序的可执行文件放到以下任意一个目录就可以了： /bin，/usr/bin，/usr/local/bin，这些目录里面存放着很多系统命令。

## who命令能够做什么？ ##

如果想知道谁正在使用系统，可以输入who命令。

![在这里插入图片描述][20210526123820669.png]  
每一行代表一个已经登录的用户

*  第一列是用户名
 *  第二列是终端名
 *  第三列是登录时间
 *  第四列是用户的登录地址

## who命令是如何工作的 ##

1.  阅读联机帮助

$ man who
    NAME
           who - 显示已经登录的用户
    
    总览 (SYNOPSIS)
           who [OPTION]... [ FILE | ARG1 ARG2 ]
    
    描述 (DESCRIPTION)
           -H, --heading
                  显示 栏目行
    
           -i, -u, --idle
                  增加 显示 用户的 空闲时间, 格式是 HOURS:MINUTES, . 或 old
    
           -l, --lookup
                  试图 通过 DNS 规范 主机名
    
           -m     仅显示 和 stdin 关联 的 主机名 和 用户
    
           -q, --count
                  显示 全部的 登录名 和 登录数
    
           -s     (忽略)
    
           -T, -w, --mesg
                  用 +, - 或 ? 表示 用户的 消息(message) 状态.
    
           --message
                  同 -T
    
           --writable
                  同 -T
    
           --help 显示 帮助信息, 然后 结束
    
           --version
                  显示 版本信息, 然后 结束
    
           如果  没有  指定  FILE, 缺省 使用 /var/run/utmp.  /var/log/wtmp 是 比较
           常用的 FILE. 如果 给出 ARG1 ARG2, who 设定 -m 有效: 他们 通常 是 `am i'
           或 `mom likes'.
    
    另见 (SEE ALSO)
           who  的 完整文档 以 Texinfo 手册 的 格式 维护. 如果 正确 安装了 info 和
           who 程序, 使用 命令
    
                  info who
    
           能够 访问到 完整 的 手册.

从上面可以看出，已经登录用户的信息放在文件/var/run/utmp中，who通过读该文件好的信息。可以通过搜索联机帮助来了解这个文件的结构信息。

*  /var/run/utmp存储的是当前登录的用户信息
 *  /var/log/wtmp存储的是历史登录用户信息

1.  搜索联机帮助

使用man -k xxx可以根据关键字搜索联机帮助

$  man -k utmp
    utmp (5)             - 登 录 记 录（login records）

从上面可以看出utmp位于man的第5节：

$ man 5 utmp
    
    NAME[名称]
           utmp, wtmp - 登 录 记 录（login records）
    
    SYNOPSIS[总览]
           #include
    
    DESCRIPTION[描述]
           utmp  文  件 用 于 记 录 当 前 系 统 用 户 是 哪 些 人。 但 是 实 际 的
           人 数 可 能 比 这 个 数 目 要 多 ， 因 为 并 非 所 有 用 户 都 用  utmp
           登 录。
    
           警告:  utmp 必 须 置 为 不 可 写 ， 因 为 很 多 系 统 程 序 （ 有 点 傻
           的 那 种 ） 依 赖 于 它。 如 果 你 将 它 置 为 可 写 ， 其 他 用 户  可
           能  会 修 改 它 （//* 导 致 程 序 运 行 出 错 ） 。 （//* （//* ）中 为
           译 者 注）
    
           utmp是一个结构体，"/var/run/utmp"中存储的就是这个结构体，utmp结构体定义如下：
    
    	   #define UT_UNKNOWN 0
           #define RUN_LVL 1
           #define BOOT_TIME 2
           #define NEW_TIME 3
           #define OLD_TIME 4
           #define INIT_PROCESS 5
           #define LOGIN_PROCESS 6
           #define USER_PROCESS 7
           #define DEAD_PROCESS 8
           #define ACCOUNTING 9
    
           #define UT_LINESIZE 12
           #define UT_NAMESIZE 32
           #define UT_HOSTSIZE 256
    
    		struct exit_status {
        
    	       short int e_termination; /* process termination status. */
    	       short int e_exit; /* process exit status. */
           };
    
           struct utmp {
        
    	       short ut_type; /* type of login */
    	       pid_t ut_pid; /* pid of login process */
    	       char ut_line[UT_LINESIZE]; /* 登录终端 - "/dev/" */
    	       char ut_id[4]; /* init id or abbrev. ttyname */
    	       char ut_user[UT_NAMESIZE]; /* 登录的用户名 */
    	       char ut_host[UT_HOSTSIZE]; /* hostname for remote login */
    	       struct exit_status ut_exit; /* The exit status of a process
    	       marked as DEAD_PROCESS. */
    	       long ut_session; /* session ID, used for windowing*/
    	       struct timeval ut_tv; /* time entry was made. */
    	       int32_t ut_addr_v6[4]; /* IP address of remote host. */
    	       char pad[20]; /* Reserved for future use. */
           };
    
    		/* Backwards compatibility hacks. */
           #define ut_name ut_user
           #ifndef _NO_UT_TIME
           #define ut_time ut_tv.tv_sec
           #endif
           #define ut_xtime ut_tv.tv_sec
           #define ut_addr ut_addr_v6[0]
    
    
    
    FILES[相关文件]
           /var/run/utmp
           /var/log/wtmp

1.  阅读头文件

$ cat /usr/include/utmp.h

1.  总结：

*  who通过读取文件来获得需要的信息，每个登录的用户在文件中都有对应的记录，其工作流程如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 编写一个who程序 ##

1.  第一版

#include<stdio.h>
    #include<utmp.h>
    #include<fcntl.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<time.h>
    
    //辅助函数声明
    void show_info(struct utmp*);
    void showtime(long);
    
    int main()
    {
        
        struct utmp current_record;         //定义utmp结构体
        int utmpfd;                         //定义文件描述符
        int reclen = sizeof(current_record);//获得utmp结构体大小
    
        //打开文件的错误处理
        if((utmpfd = open(UTMP_FILE,O_RDONLY)) == -1){
        
            perror(UTMP_FILE);
            exit(1);
        }
    
        //读取文件内容并打印
        while(read(utmpfd,&current_record,reclen) == reclen){
        
            show_info(&current_record);
        }
        close(utmpfd);
        return 0;
    }
    
    //打印读取到的结构体数据
    void show_info(struct utmp* utbufp)
    {
        
        //当目前记录不是用户信息时，舍弃
        if(utbufp->ut_type != USER_PROCESS){
        
            return;
        }
        //打印用户名
        printf("%-10.10s",utbufp->ut_name);
        printf(" ");
        //打印用户登录终端
        printf("%-10.10s",utbufp->ut_line);
        printf(" ");
        //打印用户登录时间
        showtime((long)utbufp->ut_time);
        //打印用户登录地址
        if(utbufp->ut_host[0] != '\0'){
        
            printf("(%s)",utbufp->ut_host);
        }
        printf("\n");
    }
    
    //完成时间转换并打印
    void showtime(long timeval)
    {
        
        char *cp;
        cp = ctime(&timeval);
        printf("%24.24s",cp);
    }

1.  上面程序的问题是每次进行read调用，只能读取一条记录，这可能非常消耗时间。

*  系统调用是在用户态下调用“系统调用函数”，转为“内核态”去执行这个函数，然后将结果返回给用户态。
 *  这就需要完成“用户态”到“内核态”再到“用户态”之间切换。
 *  这种切换过程需要完成状态保存、参数压栈、寄存器切换等等操作，比较费事（但为了系统的安全稳定性，不得不这样进行状态划分）

改进方法是使用缓冲，一次读取多条记录，缓存起来，然后从缓冲中拿就行，缓冲中拿完了再调用read，这样就能减少系统调用次数，提高程序效率。

//utmplib.h
    #ifndef UTMPLIB_H
    #define UTMPLIB_H
    
    #define NRECS 16
    #define NULLUT (struct utmp *)NULL
    #define UTSIZE (sizeof (struct utmp))
    
    static char utmpbuf[NRECS * UTSIZE];    //storage
    static int num_recs;            //nums of stored utmp data
    static int cur_rec;            //next pos to go
    static int fd_utmp = -1;        //read from
    
    int utmp_open(char* filename);
    
    struct utmp* utmp_next();
    
    int utmp_reload();
    
    void utmp_close();
    
    #endif

//utmplib.c
    #include<stdio.h>
    #include<fcntl.h>
    #include<sys/types.h>
    #include<unistd.h>
    #include<utmp.h>
    #include"utmplib.h"
    
    int utmp_open(char* filename) {
        
        fd_utmp = open(filename, O_RDONLY);
        cur_rec = num_recs = 0;
        return fd_utmp;
    }
    
    struct utmp* utmp_next() {
        
        struct utmp* recp;
        if (fd_utmp == -1) {
        
            return NULLUT;
        }
        if (cur_rec == num_recs && utmp_reload() == 0) {
        
            return NULLUT;
        }
        recp = (struct utmp*) &utmpbuf[cur_rec * UTSIZE];
        cur_rec ++;
        return recp;
    }
    
    int utmp_reload() {
        
        int aimt_read;
        aimt_read = read(fd_utmp, utmpbuf, NRECS * UTSIZE);
        num_recs = aimt_read / UTSIZE;
        cur_rec = 0;
        return num_recs;
    }
    
    void utmp_close() {
        
        if (fd_utmp != -1) {
        
            close(fd_utmp);
        }
        return;
    }

//who3.c
    #include<stdio.h>
    #include<utmp.h>
    #include<fcntl.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<time.h>
    #include"utmplib.h"
    #define SHOWHOST
    void show_time(long timeval) {
        
        char* cp;
        cp = ctime(&timeval);
        printf("%12.12s",cp + 4);
    }
    
    void show_info(struct utmp* utbufp) {
        
        if (utbufp -> ut_type != USER_PROCESS) {
        
            return;
        }
        printf("%-8.8s", utbufp -> ut_user);
        printf(" ");
        printf("%-8.8s", utbufp -> ut_line);
        printf(" ");
        show_time(utbufp -> ut_tv.tv_sec);
        printf(" ");
    #ifdef SHOWHOST
        printf("%s", utbufp -> ut_host);
    #endif
        printf("\n");
    }
    
    int main() {
        
        struct utmp* utbufp;
        if (utmp_open(UTMP_FILE) == -1) {
        
            perror(UTMP_FILE);
            exit(1);
        }
        while ((utbufp = utmp_next()) != (struct utmp*)NULL) {
        
            show_info(utbufp);
        }
        utmp_close();
        return 0;
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221014/1ae394048aea4064b1167800efba1b2f.png
[20210526123820669.png]: /images/20221014/760d3fa510fd41afa32ae3fc2a73de15.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poaXpoZW5nZ3Vhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221014/f725a23153a54dd4801a93b5e61fa9c2.png