面试题：文件系统中文件操作审计与监控机制的基础实现

Question

请阐述在文件系统中，实现文件操作审计与监控机制的基本原理和常见方法。例如，如何记录文件的创建、修改、删除等操作，并举例说明一种可能的数据结构用于存储这些审计信息。

Answer 1

基本原理

1. 事件捕获：文件系统通过内核钩子、系统调用拦截等方式捕获文件操作事件，如创建、修改、删除等。当应用程序进行这些文件操作时，操作系统的内核能够感知到并触发相应的捕获机制。
2. 信息记录：捕获到事件后，将相关信息记录下来，包括操作类型（创建、修改、删除等）、操作时间、操作主体（用户、进程等）、文件路径等关键信息。
3. 存储与管理：将记录的审计信息存储到合适的存储介质中，如文件、数据库等，并对这些信息进行有效的管理，以便后续查询和分析。

常见方法

1. 基于内核模块：在内核空间开发模块，通过注册系统调用钩子函数，在文件操作相关的系统调用执行前后插入审计代码，记录操作信息。例如，对于create、write、unlink等系统调用进行拦截。
2. 基于文件系统过滤驱动：在文件系统层与应用层之间添加过滤驱动，截获文件系统的I/O请求，对文件操作进行审计。这种方式可以对多种文件系统进行统一的审计监控。
3. 利用系统自带工具：一些操作系统本身提供了文件审计功能，如Windows的审核策略、Linux的auditd工具。通过配置这些工具，可以实现对文件操作的审计。

数据结构示例

以下是用Python定义的一个简单数据结构来存储审计信息：

class AuditEntry:
    def __init__(self, operation_type, timestamp, user, file_path):
        self.operation_type = operation_type  # 操作类型，如 'create', 'modify', 'delete'
        self.timestamp = timestamp  # 操作时间
        self.user = user  # 操作主体（用户）
        self.file_path = file_path  # 文件路径

    def __repr__(self):
        return f"AuditEntry({self.operation_type}, {self.timestamp}, {self.user}, {self.file_path})"

可以使用列表来存储多个审计记录：

audit_log = []
entry1 = AuditEntry('create', '2023 - 10 - 01 10:00:00', 'user1', '/path/to/file1.txt')
audit_log.append(entry1)

在实际应用中，也可以将这些数据结构存储到数据库（如SQLite、MySQL等）中，利用数据库的特性进行高效的存储、查询和管理。