在可信位置原子创建临时文件

Sun, 26 Sep 2027 00:00:00 +0000

共享临时目录是其他用户也可能写入的命名空间，并不意味着里面每个文件都公开可读；内容访问仍受文件权限约束。真正危险的假设，是以为选定一个路径，就已经拥有这个名字对应的对象。应原子地创建新对象，并继续使用返回的句柄，而不是信任一个可预测名字，或先检查它不存在、稍后再打开。

名字归属与内容访问是两回事

Linux 的 /tmp 常用模式 1777，即宽松的目录写入、搜索权限，加上 sticky 位。sticky 限制其他用户删除或重命名目录项，却不让现有文件自动保密，也不提前保留尚未创建的名字。文件属主、目录属主、能力及其他访问控制仍然重要。应检查实际环境，不能假定所有操作系统都采用同一路径、挂载方式和权限。

普通写入打开可能跟随预先存在的符号链接。O_CREAT|O_EXCL 拒绝已经存在的最后一个路径名称，包括符号链接。O_NOFOLLOW 则拒绝最后一段是符号链接的情况，但单独使用时不会拒绝既有普通文件，也不保护所有祖先目录。这些是不同契约。应使用可信父目录和适当的临时文件接口，不能把一个标志当成通用路径安全方案。

创建模式也只在真正新建文件时生效。以 O_CREAT 和模式 0600 打开已有文件，不会收紧它原先的权限。随机名字降低碰撞概率，但安全性质来自排他创建，而不只是字符串看起来难以猜测。只生成名字的接口仍留下一段空隙，其他进程可以在真正创建之前占用该名字，因此先检查再创建也不能消除竞争窗口。

位置设置不等于隔离

Python 的 tempfile.mkstemp 安全地创建并打开文件，调用方负责关闭和删除。TemporaryDirectory 提供受限目录和正常退出时的清理。TMPDIR 影响位置选择，却不会自己创建私有目录，也不验证隔离策略。Python 会缓存默认目录选择；如果操作必须使用某个位置，应明确传入 dir=，不要依赖运行中修改环境变量来重新选择。

systemd 的 PrivateTmp= 可以给服务单独的临时文件命名空间，但它改变共享行为，并有平台与 unit 条件，不等同于设置一个环境变量。服务分别使用独立命名空间时，不能依赖跨服务的 /tmp 路径通信。下方本地实验不会启用或验证 systemd 隔离，也不能据此宣称部署已经具有相同隔离边界。

tmpfs 随使用量分配空间，在可用且被允许时可以使用交换空间。没有指定大小时，默认容量上限是物理内存的一半；这是上限，不是挂载时预留的内存。数据分配额度和 inode 数量都可能分别阻止后续工作。/tmp 也不一定挂在 tmpfs 上，因此容量监控应依据实际挂载与负载，不能把目录名字直接当成存储类型。

坏掉的样子

可预测名称可能把写入导向别处，也可能复用权限不符合预期的对象。只在成功路径清理，会在普通异常之后遗留文件。上下文管理器和 finally 能帮助这些路径，但无法保证在 SIGKILL 或机器崩溃后执行。应设计遗留文件清理，避免删除其他进程仍在使用的内容，也不要让临时存储承载唯一的持久副本。

共享容量上限可以让一个写入方影响另一个。创建和后续写入可能在不同阶段失败，成功创建空文件并没有为最终内容保留空间。需要限制暂存用量，并按数据寿命与大小选择文件系统。持久应用状态目录不是一次性构建输出的通用去处；位置、清理责任与存续要求应一起确定，而不是空间不足时随意迁移。

快速验证

把程序保存为 temp_contract.py，在 Linux 上使用 Python 3.11 或更新版本执行 python3 temp_contract.py。它在新建私有目录中，以同一个身份对合成字节执行真实文件系统操作，不修改现有权限、系统配置或其他用户的文件。所有被创建的对象都属于本次临时样本。

from pathlib import Path
from tempfile import TemporaryDirectory, mkstemp
import errno
import os
import stat

with TemporaryDirectory(prefix="temp-contract-") as directory:
 root = Path(directory)
 target = root / "target"
 target.write_text("original")
 predictable = root / "predictable"
 predictable.symlink_to(target)
 with predictable.open("w") as stream:
 stream.write("followed")
 assert target.read_text() == "followed"

 for flags, expected in [
 (os.O_WRONLY | os.O_CREAT | os.O_EXCL, errno.EEXIST),
 (os.O_WRONLY | os.O_CREAT | os.O_NOFOLLOW, errno.ELOOP),
 ]:
 try:
 fd = os.open(predictable, flags, 0o600)
 except OSError as error:
 assert error.errno == expected, error
 else:
 os.close(fd)
 raise AssertionError("pre-existing symlink was accepted")
 assert target.read_text() == "followed"

 before = stat.S_IMODE(target.stat().st_mode)
 fd = os.open(target, os.O_WRONLY | os.O_CREAT, 0o600)
 try:
 assert stat.S_IMODE(os.fstat(fd).st_mode) == before
 finally:
 os.close(fd)

 fd, name = mkstemp(prefix="owned-", dir=root)
 try:
 mode = stat.S_IMODE(os.fstat(fd).st_mode)
 assert mode & 0o077 == 0
 assert os.write(fd, b"synthetic data") == 14
 os.lseek(fd, 0, os.SEEK_SET)
 assert os.read(fd, 14) == b"synthetic data"
 finally:
 os.close(fd)
 os.unlink(name)
 assert not Path(name).exists()
 print("ordinary open followed link; EXCL and NOFOLLOW rejected it")
 print("existing mode preserved:", oct(before), "; temporary mode:", oct(mode))
assert not root.exists()
print("descriptor round trip and normal-exit cleanup passed")

普通打开先改变符号链接指向的文件。之后两个带保护标志的打开分别返回预期错误，并保持目标内容不变。再次打开现有目标时，其测得的权限保持原样；实验刻意不假定进程采用哪种 umask。安全创建的临时文件没有组和其他用户权限位，通过返回的描述符完成写入、定位与读取的完整往返。

在 Python 3.12.14 上，全部断言通过，目标模式为 0644，临时文件模式为 0600。正常结束后，显式创建的临时文件和外围样本目录都被移除。这里验证真实打开语义和正常清理，没有验证跨用户攻击、并发竞争、突然终止、tmpfs 耗尽、网络文件系统行为或命名空间隔离。那些性质需要在真正依赖其保证的环境中分别测试，不能从单身份本地样本推导出来。

来源

Linux open(2)，O_CREAT 模式应用、O_EXCL 及末段 O_NOFOLLOW 语义，已核验 2026-10-15。
Python 3.12 tempfile，mkstemp、TemporaryDirectory、默认位置缓存与清理边界，已核验 2026-10-15。
Linux tmpfs 文档，动态分配、交换空间及独立的容量和 inode 上限，已核验 2026-10-15。
systemd.exec(5)，PrivateTmp= 共享边界与实现前提，已核验 2026-10-15。
Linux unlink(2)，目录写入搜索要求与 sticky 所有权限制，已核验 2026-10-15。

临时目录 · XB 现场笔记

在可信位置原子创建临时文件

名字归属与内容访问是两回事

位置设置不等于隔离

坏掉的样子

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