Zeitstempel von Dateien

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 gilt, egal ob die Datei gelesen oder ausgeführt wird oder ob eine Kopie von dieser Datei gemacht wird, oder die Datei durchsucht wird, oder die Datei in ein Backuparchiv aufgenommen wird, immer wird dieser Zeitstempel neu auf die aktuelle Zeit 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 zB. um ein Verzeichnis handelt. Die Funktion der Zeitstempel ist bei allen Dateitypen prinzipiell gleich, allerdings durch den speziellen Aufbau und Funktion einzelner Dateitypen ergibt sich eine etwas andere Betrachtungsweise. Bei den Verzeichnissen bedeutet die atime, das Verzeichnis wurde gelesen zB mit ls, die mtime bedeutet es wurde in diesem Verzeichnis an den Namen der Dateien etwas geändert, oder Dateien sind in diesem Verzeichnis dazu gekommen oder entfernt worden. Pipes und Geräteknoten zeigen prinzipielles analoges Verhalten wie normale Dateien, es gibt jedoch einige Besonderheiten bei Symbolischen Links. Die atime wird hier immer dann gesetzt, wenn über diesen Weg auf die verlinkte Datei zugegriffen wird. Die ctime wird gesetzt bei Eigentumswechsel oder umbenennen der Datei. Da der eigentliche Inhalt des Softlinks, der Verweis auf die Datei nicht geändert werden kann, wird die mtime nur bei der Erstellung des Softlinks gesetzt. Beim Versuch mittels chmod oder touch auf die Inode des Softlink zuzugreifen, wird statt dessen dem Link gefolgt und der Zugriff erfolgt dort auf die Inode der verlinkten Datei.

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 stat

Der Befehl stat ohne Optionen kann alle Zeitstempel und alle anderen Informationen einer Datei auflisten. Siehe dazu auch das dokumentierte Beispiel unter Inode. Es ist aber auch möglich die Ausgabe von stat nach seinen eigenen Vorstellungen zu formatieren.
Folgender Befehl listet die Dateinamen und die Zeitstempel aller Dateien im Verzeichnis auf:

stat -c "Filename : %n
atime    : %x
mtime    : %y
ctime    : %z

" * 

Das Format der Ausgabe dieses Befehles für jede Datei

Filename : test
atime    : 2006-11-03 18:17:42.764670001 +0100
mtime    : 2006-10-25 20:42:55.000000000 +0200
ctime    : 2006-10-25 20:42:55.000000000 +0200

genaue Beschreibungen aller Optionen und weitere Möglichkeiten zeigt die Manpage von stat

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, ist eine Datei nicht vorhanden wird eine leere normale Datei angelegt. Über die Optionen -t oder -d können beliebige Zeiten bestimmt werden, auf die die Zeitstempel gesetzt werden sollen. 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.

Dateien anhand er Zeitstempel suchen mit find

Der Befehl find hat eine Vielzahl von Optionen mit deren Hilfe man Dateien finden kann, darunter auch einige mit denen Dateien nach den 3 Zeitstempeln gesucht werden können. Im folgenden ein Auszug aus der ManPage von find der diese Optionen beschreibt.

-amin N	auf die Datei ist vor N Minuten zugegriffen worden
-anewer Referenzdatei	auf die Datei ist vor weniger Zeit zugegriffen worden, als seit der letzten Veränderung der Referenzdatei vergangen ist
-atime N	auf die Datei ist vor N*24 Stunden zugegriffen worden
-cmin N	der Status der Datei wurde vor N Minuten geändert
-cnewer Referenzdatei	der Status der Datei wurde vor weniger Zeit verändert, als seit der letzten Veränderung der Referenzdatei vergangen ist
-ctime N	der Dateistatus wurde vor N*24 Stunden geändert
-mmin N	der Inhalt der Datei wurde vor N Minuten verändert
-mtime N	der Inhalt der Datei wurde vor N*24 Stunden verändert
-newer Referenzdatei	die Datei ist später verändert worden als die Referenzdatei

dabei können die numerischen Argumente N auf drei Arten angegeben werden:

+ N	wird interpretiert "alle Zahlen größer als N"
- N	wird interpretiert "alle Zahlen kleiner als N"
N	wird interpretiert "genau N"

Hier einige praktische Beispiele:

find /tmp ! -type d -atime +20 -user USER1 2>/dev/null 

findet unterhalt /tmp alle Dateien die kein Verzeichnis sind und seit über 20 Tagen nicht mehr angefasst wurden und dem Users USER1 gehören

find /home/USER1  -type f -mmin -20 -user USER1 

findet alle normalen Dateien unterhalb vom Homeverzeichnis des USER1 die innerhalb der letzten 20 Minuten geändert wurden und dem User USER1 gehören

find /etc -cnewer /etc/fstab 2>/dev/null

findet alle Dateien unterhalb /etc deren ctime nach der letzten Änderung (mtime) der /etc/fstab geändert wurde

tar und Zeitstempel

Der Befehl tar (Tape ARchiver) bezeichnet ein Programm mit dessen Hilfe einfache Backup-, Archivierungs und ähnliche -Arbeiten am System gemacht werden können. Wenn wir unter LINUX von tar sprechen, meinen wir damit eigentlich eine GNU implementierung eines unter UNIX als tar bezeichneten Befehls. Man bezeichnet das Programm deshalb auch auf anderen Systemen GNUtar oder gtar. Die beiden Programme (UNIX tar und GNU tar) sind nur bedingt kompatibel. Daneben existieren noch mehrere TAR verwandte Implementationen die mehr oder weniger viele Erweiterungen und Verbesserungen beinhalten, und oft noch weniger kompatibel zu ihren Urprogrammen sind.

Die Stärke von tar liegt in der einfachen und universellen Benutzung, eine der historisch gewachsenen Schwächen von tar, ist der Umgang mit Zeitstempeln. Mit tar läßt sich nur die mtime wieder herstellen. Die atime und die ctime werden zerstört und durch die aktuelle Zeit beim Restore ersetzt. Moderene Versionen von tar haben eine Option, um mittels der mtime incrementelle Backups machen zu können. Eine weitere Option von tar ermöglicht es beim Erstellen des Archives die atime, (welche durch das Lesen der Dateien beim Erstellen des Archives verändert würde,) vor Veränderung zu schützen, allerdings mit der Nebenwirkung, dass damit analog zum touch-Befehl, die ctime der oginalen Dateien zerstört wird.

Damit ist tar durchaus noch geeignet um einfache Backupaufgaben zu übernehmen, und ein Linuxsystem aus einem Tar-Archiv wird sicherlich ohne Probleme funktionieren, allerdings die gehobenen Anspüche die heute an ein modernes Backupprogramm gestellt werden, kann tar damit nicht erfüllen. Die Hauptbedeutung und der Haupteinsatz von GNUtar ist heute desshalb auch mehr im Bereich der Verteilung und Verbreitung von Softwarepaketen zu finden. Den Umfang und die Funktionen können der ManPage von tar entnommen werden.

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 dadurch 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 und auf die aktuelle Zeit gesetzt. 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 nach Dateiengesucht werden kann, 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.

Gelegentlich ein kleines Problem sind die Zeitstempel der Verzeichnisse. 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 gesichertem 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 Backupskonzepte 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.

--Robi 13:25, 4. Nov 2006 (CET)