基于linux内核的文件系统监控研究

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1、基于Linux内核的文件系统监控研兜摘要随着计算机的广泛应用和网络的迅速发展，对信息安全的要求越来越高。尤其是要保证磁盘中文件的安全，除此之外，数据库，注册表的安全性也不可忽略。因此，本文研究并设计了基于Linux内核的文件系统监控，从而能实时监控计算机对文件的各种操作，以此维护系统中的数据信息。【关键词】文件系统监控虚拟文件层中间层1引言随着信息技术和计算机技术的飞速发展，计算机已广泛应用于科研，政府等重要机构。同时，与之带来的是数据安全隐患，同时也给企业内部的信息安全带来巨大的威胁。因此，国内外目前通过采取对文件系统的实时监控，从而降低信息安全的隐患。而现有的

2、基于Linux平台采用的文件系统监控技术多是挂钩系统实现，但是这种方式会存在一些缺陷，效率不够高，且监控信息冗余较多。针对当前存在的缺陷，本文将在Linux内核中的虚拟文件层和下层文件系统之间，设计一个中间层。它不仅能监控所有文件的操作，而且可以根据用户的要求过滤所需要的文件和数据信息，并在过滤操作完成之后，转发给下层文件系统操作。相比挂钩系统调用，该方法效率更高，监控信息也更加的全面。2虚拟文件层Linux之所以能够成功，是因为它能够识别不同操作系统的不同类型的文件系统。我们可以将存放在Linux内核目录下的不同操作系统的不同文件类型的磁盘分区，并把针对不同文件

3、系统的操作整合到同一个框架中，从而提供统一的文件操作接口，即虚拟文件层。虚拟文件层是一个抽象的内核软件层，可处理Linux内核文件系统能够识别的所有系统调用，并且能为与之相应的不同的文件系统格式提供一个通用的接口。由于虚拟文件层主要由一组抽象的文件操作组成，因此该层可以向用户隐藏针对不同文件系统的各种实现细节，同时能够为用户提供一个文件系统操作界面，以及统一的文件操作接口。尽管虚拟文件层隐藏了相关的文件系统实现细节，然后它依然能够实现所有针对不同文件系统的相关操作，用户可以通过相关的系统调用完成对文件相应的操作，如read()、write()、close(),然后

4、再将这些系统调用转发到虚拟文件层中。之后系统调用的完成则不是由虚拟文件层进行操作，而是需要继续将系统调用转发，并由下层的文件系统来实现。3中间层若要对基于Linux内核的文件系统进行监控，那么挂钩相关函数是必不可少的，也就是对文件系统或者内核代码进行相应的修改。然而我们知道，对文件系统或者内核的任何操作都是几乎不可能实现的。首先，我们是很难掌握到关于内核和文件系统的代码；其次，因为任何原因而可能出现的误操作都会严重破坏系统；因此，通过挂钩函数实现文件系统的监控必然是不可行的。相比之下，虚拟文件层是文件系统一个抽象的内核软件层，通过提供统一的接口来实现转发操作，并屏

5、蔽不同的文件系统所带来的实现细节问题。但考虑到虚拟文件层只负责文件系统调用的转发操作，无法实时的对文件系统进行监控，而我们又不能修改文件系统或者内核代码；基于上述原因，我们可以在虚拟文件层和具体文件系统层之间，自行设计并添加一个中间层，整体功能与虚拟文件层相近，新添加的中间层不仅可以实现系统调用的转发操作，被上层文件操作调用的同时进行调用下层的文件操作，还可以完成对文件系统的监控。该中间层通过向文件系统增加相应的特性，从而达到不需修改任何内核或文件系统的代码，便可实现对文件系统的监控。图1显示了增加中间层之后的文件系统架构。中间层是利用vnode堆叠技术设计的。v

6、node是UNIX操作系统中虚拟文件系统表示一个文件或者目录的对象，任何操作系统能够识别的针对不同文件类型的操作均可通过vnode提供的接口进行访问。vnode接口抽象了Linux内核操作文件系统的具体细节，并形成虚拟文件层，之后由虚拟文件层负责转发对文件系统的一系列操作，从而达到隐藏对下层文件系统的具体操作细节的目的。为了实现对文件系统的监控功能，我们可以利用vnode的堆叠技术原理，在不改变内核和文件系统源代码的基础上，对vnode接口进行分层处理，实现对文件操作的两次堆叠。存在两个虚拟层，必然也就在内核和文件系统之间有两个vnode接口，其中上层接口是虚拟文

7、件层的抽象层，而下层接口则是需添加监控功能的抽象层。中间层的设计技术将在以前的vnode之下，实现一个新的vnode接口。中间层实现的vnode接口通过vnode接口接收上层传递过来的系统调用，对包含的参数进行分析，然后将具体文件操作转发至下层具体文件系统，从而进行数据访问和文件操作。4结语相比较于目前国内外针对Linux文件系统监控的研宄现状，本文以vnode堆叠技术为基础，在虚拟文件层和下层具体系统之间设计出更为高效的中间层，以达到监控文件系统的目的。虚拟文件层通过提供统一的接口，隐藏了下层具体文件系统的操作信息。参考文献[1]PowerR.2002CSI/F

8、BICom