Zeitstempel von Dateien

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--Robi 15:59, 29. Okt 2006 (CET)

dieser Beitrag wird im laufe dieser Woche entstehen, 
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Zeitstempel von Dateien unter Linux

Welche Zeitstempel gibt es

Die Zeitstempel der Dateien sind in Linux in den Inode abgelegt. Dort stehen jeweils 4 Zeitstempel, wovon jedoch einer für uns überhaupt nicht von Interesse ist, den benötigt Linux im Filesystem zum Verwalten der gelöschten Inode, er enthält die Zeit, zu der die Datei gelöscht worden ist, und somit die Inode für eine neue Verwendung frei geworden ist.

folgende Zeitstempel sind für den Anwender von Bedeutung

Access Time (atime)

diese Zeit wird jedes mal neu gesetzt, wenn der Inhalt der Datei geöffnet worden ist. In ihm wird also der letzte Zugriff auf den Inhalt der Datei angezeigt. Dabei ist es für diesen Zeitstempel von Bedeutung, ob die Datei vor einem schreiben erst gelesen wird oder nur an das Ende weitergeschrieben wird. Ansonsten ob die Datei gelesen oder ausgeführt wird oder ob eine Kopie von dieser Datei gemacht wird, oder die Datei durchsucht wird, oder die Datei nur in ein Backuparchiv aufgenommen wird, immer wird dieser Zeitstempel neu gesetzt. Durch die Auswertung dieses Zeitstempels könnten wir also zB. feststellen, das wir eine Datei schon einen längeren Zeitraum nicht mehr angefasst haben. Das kann unter Anderem dabei helfen alte temporäre User- oder Systemdateien zu löschen. Das ständige setzen der Access Time von Dateien und Verzeichnissen kann bei sehr vielen Zugriffen in einem Filesystem eine nicht unbedeutende Last verursachen, in bestimmten Situationen ist dieses aus Performancegründen nicht gewünscht, und kann deshalb zB mit Mountoptionen des Filesystems für alle Dateien oder alle Verzeichnisse abgeschalten werden. Einige Filesysteme erlauben auch ein gezieltes Abschalten dieser ständigen atime Aktualisierungen für ausgewählte Dateien oder Verzeichnisse.

Modify Time (mtime)

diese Zeit wird gesetzt, wenn der Inhalt der Datei verändert wird. In diesem Zeitstempel steht also die Zeit der letzten Veränderung der Dateidaten. Es ist der Zeitstempel der für uns die meiste Bedeutung hat. Können wir doch damit feststellen wie aktuell die Dateidaten sind. Diese Zeit wird zB. bei ls -l in der default Einstellung angezeigt.

Change Time (ctime)

Fälschlicher Weise wird ctime oftmals mit Create Time übersetzt und somit herrscht über diesen Zeitstempel oftmals eine ganz falsche Vorstellung. Mit diesem Zeitstempel wird die Zeit gespeichert, zu welcher das letzte Mal die Daten innerhalb der Inode geändert worden sind. Wenn man sich anschaut, welche Daten in der Inode enthalten sind, kann man dann schon erahnen, wann diese Zeit neu gesetzt wird. Bei einem Ändern des Dateiinhaltes wird die Dateigröße und die Datenblöcke neu gesetzt, beim Ändern der Zugriffsrechte, der UserID oder GruppenID, beim Anlegen eines neuen Hardlinks immer wird auch der Inhalt der Inode geändert und damit auch die ctime neu gesetzt. Aber auch bei einem Umbenennen der Datei, wird die ctime neu gesetzt, (man muss sich dabei vorstellen, das beim Umbenennen die Anzahl der "Links" zuerst um 1 erhöht wird, dann wenn der neue Namen angelegt wird, und dann anschließend der alte Namen gelöscht und die "Links" wieder um 1 verringert wird). Es gibt eine einzige Ausnahme bei der die ctime nicht gesetzt wird, wenn durch das Auslesen der Datei nur die Access Time in der Inode neu gesetzt wird, also die Datei zB ausgelesen wird, dann wird die Change Time nicht neu gesetzt. Dieser Zeitstempel hat zB eine große Bedeutung fürs Backup, da damit nicht nur festgestellt werden kann, ob sich der Inhalt der Datei sondern zB. auch der Namen oder die Eigentums oder Zugriffsrechte einer Datei seit dem letzten Backup geändert haben. Während sich die anderen beiden Zeitstempel durch Befehle auf eine bestimmte Zeit manipulieren lassen, ist es nicht möglich die ctime auf diese Art zu setzen.

Unterschiede bei Dateitypen

Bei der Interpretation der Zeitstempeln müssen wir weiterhin unterscheiden, ob es sich um eine "normale" Datei oder um ein Verzeichnis handelt. Die Funktion der Zeitstempel ist bei allen Dateitypen prinzipiell gleich, allerdings durch den speziellen Aufbau und Funktion der Verzeichnisdateien, ergibt sich hier eine etwas andere Betrachtungsweise. Softlinks und Geräteknoten zeigen prinzipielles ähnliches Verhalten wie normale Dateien, es gibt jedoch einige Besonderheiten zB bei Backups gibt es Unterschiede der veränderten Zeitstempel nach dem Restore gegenüber normalen Dateien, da diese Dateien bei einem Restore anders vom Backupprogramm angelegt werden müssen.

Welche Zeit wird mit welcher Operation neu gesetzt

Die folgende Tabelle zeigt einige häufige Befehle und ihre Auswirkungen auf die Zeitstempel von Verzeichnissen, normalen Dateien und Softlinks. Dabei entspricht:

• ( X ) dieser Zeitstempel wird neu gesetzt
• ( . ) dieses Zeitstempels bleibt unverändert
• ( - ) auf Softlinks wurden nicht alle Befehle getestet oder sind wirkungslos

Änderung der Zeitstempel verschiedener Dateitypen bei Befehlen

Befehl	aktuelles Directory			Datei			Sym. Link auf Datei
	atime	mtime	ctime	atime	mtime	ctime	atime	mtime	ctime
ls *	X	.	.	.	.	.	X	.	.
cat *	X	.	.	X	.	.	X	.	.
find .	X	.	.	X	.	.	X	.	.
grep Begriff *	X	.	.	X	.	.	X	.	.
echo "neue Zeile" >> Datei	.	.	.	.	X	X	-	-	-
echo "neue Zeile" >> SymLink	X	.	.	.	X	X	X	.	.
mv Datei Datei_1	.	X	X	.	.	X	.	.	X
ln Datei Datei_1	.	X	X	.	.	X	-	-	-
chmod 777 Datei	.	.	.	.	.	X	-	-	-
chown user1 Datei	.	.	.	.	.	X	.	.	X
tar -cf ../Archiv.tar ./	X	.	.	X	.	.	X	.	.
tar -xf ../Archiv.tar	X	.	X	X	.	X	X	X	X

Befehle rund um Zeitstempeln

Zeitstempel der Dateien anzeigen mit ls

Der Befehl ls ( Verzeichnis Inhalt Lister ) zeigt in der default Einstellung in Verbindung mit der Option -l immer die mtime der Dateien an. Aber der ls-Befehl kann noch viel mehr. Die Option -t sortiert die Verzeichnisseinträge nach der Zeit und in Verbindung mit der Option -r kann die Sortierreihenfolge auch jeweils umgekehrt werden. Neben der ctime kann der ls-Befehl aber auch die anderen beiden Zeitstempel anzeigen und auch die Verzeichniseinträge nach diesen Zeiten sortieren. Dafür zuständig sind die Optionen -u bei der die atime der Dateien verwendet wird, und die Option -c bei der die ctime zur Geltung kommt. In neueren Versionen des ls-Befehls können auch die Ausgaben der Zeiten analog dem Formatierungsmöglichkeiten von date mittels der Option --time-style= formatiert werden. Überblick über die gesamten Optionen und Möglichkeiten gibt die ManPage von ls.

Zeitstempel ändern mit touch

Der Befehl touch bietet die Möglichkeit die atime und die mtime der Dateien zu manipulieren. Per default ohne andere Optionen setzt touch für alle Zeitstempel die aktuelle Zeit. Über die Optionen -t oder -d können beliebige Zeiten bestimmt werden, auf die die Zeitstempel gesetzt werden. Auch ist es über die Option -r möglich eine Referencezeit einer anderen Datei auszuwählen. Mittels der Optionen -a und -m ist es möglich nur die atime oder nur die mtime mit touch neu zu setzen. In allen Fällen wird die ctime immer auf das aktuelle Datum gesetzt. Überblick über die gesamten Optionen und Möglichkeiten git die Manpage von touch.

Backup und Zeitstempel

Zeitstempel spielen beim Backup eine besondere Rolle, zum Einem möchte man bei vielen Backupaufgaben bei der Wiederherstellung der Dateien aus dem Backuparchiv die alten Zeitstempel wieder haben, zum anderen benötigt man zB bei incrementellen Backups die Zeitstempel der Dateien, um herauszufinden, ob sich die Datei seit dem letztem Backup geändert hat und somit jetzt in das incrementelle Backup mit aufgenommen werden muss. Und nicht zu guter letzt, gibt es auch Backup Methoden bei denen einzelne Dateien innerhalb eines Backuparchives gezielt ausgetauscht werden, wenn sie sich seit dem Erstellen des Backups geändert haben, oder in der Zwischenzeit neu hinzu gekommen sind, müssen sie natürlich jetzt in das Archiv aufgenommen werden.

Beim Anlegen eines Backups werden die Dateien ausgelesen, durch dieses Auslesen wird im Normalfall die atime dieser Dateien neu gesetzt. Dieses hätte jedoch zur Folge, dass in einem so gesicherten Verzeichnis nicht nach den Dateien gesucht werden könnte, auf die schon länger nicht mehr zugegriffen worden ist, um sie zB zu löschen. Aus diesem Grund haben die meisten Backupprogramme spezielle Optionen, die das setzen der atime beim Backup verhindern. Dieses kann aber nur damit erreicht werden, dass nach dem die Datei ausgelesen wurde, die alte atime wieder neu gesetzt wird.

Der touch-Befehl und viele andere Programme (auch tar) mit denen die Zeitstempel in den Inode manipuliert werden können, nutzen den Systembefehl utime dafür. Bei diesen Befehlen wird beim zurücksetzen der atime auf den alten Wert, die ctime zerstört. Das hat dann die Konsequenz das nach einem Backup dann in diesem Verzeichnis zwar nach Dateien gesucht werden kann, auf die lange nicht zugegriffen wurde, aber nicht mehr auf Dateien bei denen in der letzten Zeit die ctime verändert wurde. Auch kann mit solchen Backupprogrammen nur die atime und die mtime der Dateien wieder hergestellt werden, die ctime wird auf eine Zeit des Zurückspielens der Sicherung gesetzt.

Bei incrementellen Backups stellt sich die Frage, sollen die Dateien nach der mtime oder der ctime beurteilt werden. Wird die Datei nach der Änderung der mtime beurteilt, dann sind dort sämtliche Änderungen am Inhalt dieser Datei für das Backup berücksichtigt, jedoch nicht, zB. eventuelle vorgenommene Änderungen an den Besitz oder Zugriffsrechten. Einige Backupkonzepte ermöglichen die Wahl zwischen beide Varianten, einige Programme unterstützen jedoch nur die Suche nach dem geändertem mtime Zeitstempel.

Manchmal ein kleines Problem sind die Zeitstempel der Verzeichnisse oder Zeiten die Softlinks und Gerätedateien. Wird zB. zuerst das Verzeichnis aus dem Backup gewonnen, dann können die gespeicherten Zeitstempel aus dem Backup zwar gesetzt werden, wenn jedoch anschließend noch die Dateien aus diesem Verzeichnis hineingepackt werden, dann sind die Zeitstempel der Verzeichnisse wieder auf dem Zeitpunkt des Auspackens der letzten Datei in diesem Direktory gesetzt und nicht wie gewünscht die vom gesicherten Verzeichnis.

Von Bedeutung für manche Anwendungen auch, die Genauigkeit mit der die Zeitstempel in den Headerdateien des Backups abgelegt werden können, während für einige Anwendungen durchaus eine Genauigkeit von 1 Sekunde ausreicht, benötigen andere Backups eventuell eine Genauigkeit von 1/1000 Sekunde.

Aus diesen Ausführungen sollte jetzt erkennbar sein, es gibt zwischen Backup und Zeitstempel eine doch recht vielschichtige Wechselwirkung, die sich oftmals nur mit der Wahl des für diesen Zweck geeigneten Backupprogrammes und den richtigen Einstellungen und Optionen lösen läßt. Für alle, denen die Möglichkeiten zB von tar in Bezug auf die Zeitstempel nicht ausreicht und eventuell auch noch weitere Features wie zB ACL-Unterstützung benötigt, dem sei an dieser Stelle mal eine Blick in die ManPage von star empfohlen.