本文来探讨一下通过更改用户ID来获取合适的文件访问权限。由于更改组ID的规则与用户ID相同，我们在这里只探讨用户ID。
纸上得来终觉浅
先了解以下几个基本知识：
- 用户ID包括：实际用户ID、有效用户ID、保存的设置用户ID。其中保存的设置用户ID由exec函数保存。
- 实际用户ID标识我们究竟是谁，该字段在登录时取自口令文件中的登录项。通常，在一个登录会话期间该值不会改变，但root用户进程有方法改变它。
- 有效用户ID决定了我们的文件访问权限。
- 保存的设置用户ID在执行一个程序时包含了有效用户ID的副本。
- 通常，有效用户ID等于实际用户ID。
- 当执行一个程序文件时，进程的有效用户ID通常就是实际用户ID。但是可以在文件模式字（st_mode）中设置一个特殊标志，其含义是“当执行此文件时，将进程的有效用户ID设置为文件所有者的用户ID（st_uid）”。这个特殊标志被称为设置用户ID（set-user-ID）位。
更改这3个用户ID的不同方法总结如下：
| ID | exec | setuid(uid) | ||
| 设置用户ID位关闭 | 设置用户ID位打开 | 超级用户 | 非特权用户 | |
| 实际用户ID | 不变 | 不变 | 设为uid | 不变 |
| 有效用户ID | 不变 | 设置为程序文件的用户ID | 设为uid | 设为uid |
| 保存的设置用户ID | 从有效用户ID复制 | 从有效用户ID复制 | 设为uid | 不变 |
关于以上几点，我们参考一下《Unix高级环境编程》一书中给出的一个例子：
Unix系统程序/usr/bin/passwd是一个设置用户ID程序，该文件的所有者是root用户，而且设置了该文件的设置用户ID位。那么当这个程序文件由一个进程执行时，该进程具有root用户权限。不管执行此文件的进程的实际用户ID是什么，都会是这样，因为该进程的权限不是由实际用户ID决定的，而是由有效用户ID决定的。系统程序/usr/bin/passwd应该能将用户的新口令写入口令文件（一般是/etc/passwd 或 /etc/shadow）中，而只有root用户才具有对该文件的写权限，所以需要使用设置用户ID功能。因为运行设置用户ID程序的进程通常会得到额外的权限，所以编写这种程序时要特别谨慎。
绝知此事要躬行
假设一台Linux主机上有2个用户：Jim（实际用户ID为1000）和Lucy（实际用户ID为1001）。
Jim在自己的主目录下有一个文件test.txt，只有自己才能读写。该文件的访问权限如下所示：
[email protected]:~$ ls -l test.txt
-rw------- 1 Jim Jim 13 Sep 13 17:07 /home/Jim/test.txt
Lucy想查看该文件，却没有相应的权限，因此会被拒绝：
[email protected]:~$ cat /home/Jim/test.txt
cat: /home/Jim/test.txt: Permission denied
[email protected]:~$ sudo cat /home/Jim/test.txt
[sudo] password for Lucy:
hello world!
结果Lucy使用root权限强行查看了Jim的test.txt文件。这就没什么好说的了。不过，我们还是建议，在Linux上能不用root权限就不用root权限，用多了可能会伤及无辜。
我们自己的数据文件要由我们自己来保护。Jim可以编写一个设置用户ID程序，Lucy通过执行这个程序，就可以查看Jim的test.txt文件。代码如下：
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3
4 #define BUF_LEN (256)
5
6 int main(void)
7 {
8 FILE * fp = NULL;
9 char buf[BUF_LEN] = {0};
10
11 uid_t real_uid, effect_uid, saved_uid;
12
13 if (getresuid(&real_uid, &effect_uid, &saved_uid) == -1) {
14 perror("getresuid");
15 return -1;
16 }
17
18 printf("===== before setuid =====\n");
19
20 printf("real_uid = %d, effect_uid = %d, saved_uid = %d\n\n", real_uid, effect_uid, saved_uid);
21
22 /*
23 * the first important thing this program does is reduce its privilege by using setuid function.
24 * otherwise we can not protect our data file.
25 */
26
27 // we reduce this program‘s privilege to real_uid.
28 if (setuid(real_uid) == -1) {
29 perror("setuid");
30 return -1;
31 }
32
33 printf("====== after setuid with real_uid =====\n");
34
35 if (getresuid(&real_uid, &effect_uid, &saved_uid) == -1) {
36 perror("getresuid");
37 return -1;
38 }
39
40 printf("real_uid = %d, effect_uid = %d, saved_uid = %d\n\n", real_uid, effect_uid, saved_uid);
41
42 fp = fopen("/home/Jim/test.txt", "r");
43 if (fp == NULL) {
44 printf("\n##### error #####\n");
45 perror("fopen");
46 printf("##### error #####\n\n");
47 }
48
49 // now we raise this program‘s privilege to saved_uid.
50 if (setuid(saved_uid) == -1) {
51 perror("setuid");
52 return -1;
53 }
54
55 printf("====== after setuid with saved_uid =====\n");
56
57 if (getresuid(&real_uid, &effect_uid, &saved_uid) == -1) {
58 perror("getresuid");
59 return -1;
60 }
61
62 printf("real_uid = %d, effect_uid = %d, saved_uid = %d\n\n", real_uid, effect_uid, saved_uid);
63
64 fp = fopen("/home/Jim/test.txt", "r");
65 if (fp == NULL) {
66 printf("\n##### error #####\n");
67 perror("fopen");
68 printf("##### error #####\n\n");
69
70 return -1;
71 }
72
73 printf("\n----- file read -----\n");
74 while (fgets(buf, BUF_LEN, fp))
75 printf("%s", buf);
76
77 if (feof(fp))
78 printf("\nfile reach end!\n");
79 else
80 ferror(fp);
81 printf("----- file close -----\n\n");
82
83 fclose(fp);
84
85 // reduce this program‘s privilege by setting effect_uid to saved_uid
86 if (seteuid(saved_uid) == -1) {
87 perror("seteuid");
88 return -1;
89 }
90
91 printf("====== after seteuid with saved_uid =====\n");
92
93 if (getresuid(&real_uid, &effect_uid, &saved_uid) == -1) {
94 perror("getresuid");
95 return -1;
96 }
97
98 printf("real_uid = %d, effect_uid = %d, saved_uid = %d\n\n", real_uid, effect_uid, saved_uid);
99
100 fp = fopen("/home/Jim/test.txt", "r");
101 if (fp == NULL) {
102 printf("\n##### error #####\n");
103 perror("fopen");
104 printf("##### error #####\n\n");
105 } else {
106 printf("file opened!\n\n");
107 fclose(fp);
108 }
109
110 // reduce this program‘s privilege by setting effect_uid to real_uid
111 if (seteuid(real_uid) == -1) {
112 perror("seteuid");
113 return -1;
114 }
115
116 printf("====== after seteuid with real_uid =====\n");
117
118 if (getresuid(&real_uid, &effect_uid, &saved_uid) == -1) {
119 perror("getresuid");
120 return -1;
121 }
122
123 printf("real_uid = %d, effect_uid = %d, saved_uid = %d\n\n", real_uid, effect_uid, saved_uid);
124
125 fp = fopen("/home/Jim/test.txt", "r");
126 if (fp == NULL) {
127 printf("\n##### error #####\n");
128 perror("fopen");
129 printf("##### error #####\n\n");
130 } else {
131 printf("file opened!\n\n");
132 fclose(fp);
133 }
134
135 return 0;
136 }
编译该程序的时候要加上_GNU_SOURCE标志（用于getresuid函数），编译完成之后还要打开该程序的设置用户ID标志位。
[email protected]:~$ gcc uid_test.c -o uid_test -D _GNU_SOURCE
[email protected]:~$ chmod u+s uid_test
[email protected]:~$ ls -l uid_test
-rwsrwxr-x 1 Jim Jim 7726 Sep 14 17:19 /home/Jim/uid_test
从上面的命令输出中可以看到，uid_test程序的设置用户ID标志位已经打开。Lucy可以使用这个程序来查看Jim的test.txt文件。
[email protected]:~$ /home/Jim/uid_test
===== before setuid =====
real_uid = 1001, effect_uid = 1000, saved_uid = 1000
====== after setuid with real_uid =====
real_uid = 1001, effect_uid = 1001, saved_uid = 1000
##### error #####
fopen: Permission denied
##### error #####
====== after setuid with saved_uid =====
real_uid = 1001, effect_uid = 1000, saved_uid = 1000
----- file read -----
hello world!
file reach end!
----- file close -----
====== after seteuid with saved_uid =====
real_uid = 1001, effect_uid = 1000, saved_uid = 1000
file opened!
====== after seteuid with real_uid =====
real_uid = 1001, effect_uid = 1001, saved_uid = 1000
##### error #####
fopen: Permission denied
##### error #####
[email protected]:~$
从上面的输出中可以看出，通过改变用户ID可以控制程序的访问权限。
另外注意
setuid函数与seteuid函数的区别：
相同之处：对于一个非特权用户来说，两者都可以将进程的有效用户ID设置为其实际用户ID或其保存的设置用户ID。
不同之处：对于一个特权用户来说，setuid(uid)函数将实际用户ID、有效用户ID以及保存的设置用户ID设为uid；而seteuid(uid)函数只将进程的有效用户ID设为uid。
还是那句话：因为运行设置用户ID程序的进程通常会得到额外的权限，所以编写这种程序时要特别谨慎。