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 
一
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dwDesiredAccess和dwShareMode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.第一次以读访问权限，写共享模式打开文件，会成功吗？

2.如果第一次打开成功了，第二次以写访问权限，读共享模式打开。会成功吗？

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

4.第一次以读访问权限，写共享模式打开文件，第二次以写访问权限，读写共享模式打开。第三次以写访问权限，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。
二
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。
当DesiredAccess包含读/写/删除标志的时候，SharedAccess->Readers / Writers / Deleters计数会加一。
当DesiredShareAccess包含读/写/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包含了读/写/删除标志（FileObject->ReadAccess / WriteAccess / DeleteAccess为真）并且在之前的调用中DesiredShareAccess缺少对应的读/写/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包含了读/写/删除标志（ShareAccess->Readers / Writers / Deleters != 0），并且本次调用时DesiredShareAccess缺少对应读/写/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。
三
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，表示读。WWrite，表示写。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/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/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：
四
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。
五
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读访问权限、读写共享模式打开文件，第二次以写访问权限、独占共享模式打开文件的情况。
六
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。
八
CreateFile 参数
一直对CreateFile的参数dwDesiredAccess和dwShareMode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。

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

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章

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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