1 \chapter{File e directory}
2 \label{cha:files_and_dirs}
4 In questo capitolo tratteremo in dettaglio le modalità con cui si gestiscono
5 file e directory, ed in particolare esamineremo come è strutturato il sistema
6 base di protezioni e controllo di accesso ai file, e tutta l'interfaccia che
7 permette la manipolazione dei vari attributi di file e directory. Tutto quello
8 che riguarda invece la manipolazione del contenuto dei file è lasciato ai
13 \section{Il controllo di accesso ai file}
14 \label{sec:filedir_access_control}
16 Una delle caratteristiche fondamentali di tutti i sistemi unix-like è quella
17 del controllo di accesso ai file, che viene implementato per qualunque
18 filesystem standard. In questa sezione ne esamineremo i concetti essenziali e
19 le funzioni usate per gestirne i vari aspetti.
22 \subsection{I permessi per l'accesso ai file}
23 \label{sec:filedir_perm_overview}
25 Il controllo di accesso ai file in unix segue un modello abbastanza semplice,
26 ma adatto alla gran parte delle esigenze, in cui si dividono i permessi su tre
27 livelli. Si tenga conto poi che quanto diremo è vero solo per filesystem di
28 tipo unix, e non è detto che sia applicabile a un filesystem
29 qualunque\footnote{ed infatti non è vero per il filesystem vfat di Windows,
30 per il quale i permessi vengono assegnati in maniera fissa con un opzione in
31 fase di montaggio}. Esistono inoltre estensioni che permettono di
32 implementare le ACL (\textit{Access Control List}) che sono un meccanismo di
33 controllo di accesso molto più sofisticato.
35 Ad ogni file unix associa sempre l'utente che ne è proprietario (il cosiddetto
36 \textit{owner}) e il gruppo di appartenenza, secondo il meccanismo degli
37 identificatori di utenti e gruppi (\textsl{uid} e \textsl{gid}). Questi valori
38 sono accessibili da programma tramite i campi \var{st\_uid} e \var{st\_gid}
39 della struttura \var{stat} (si veda \secref{sec:filedir_stat}). Ad ogni file
40 viene inoltre associato un insieme di permessi che sono divisi in tre classi,
41 e cioè attribuiti rispettivamente all'utente proprietario del file, a un
42 qualunque utente faccia parte del gruppo cui appartiene il file, e a tutti gli
45 I permessi, così come vengono presi dai comandi e dalle routine di sistema,
46 sono espressi da un numero di 12 bit; di questi i nove meno significativi sono
47 usati a gruppi di tre per indicare i permessi base di lettura, scrittura ed
48 esecuzione (indicati nei comandi di sistema con le lettere \textsl{w},
49 \textit{r} \textsl{x}) ed applicabili rispettivamente al proprietario, al
50 gruppo, a tutti. I restanti tre bit (\textsl{suid}, \textsl{sgid}, e
51 \textsl{sticky}) sono usati per indicare alcune caratteristiche più complesse
52 su cui torneremo in seguito (vedi \secref{sec:filedir_suid_sgid} e
53 \secref{sec:filedir_sticky}).
55 Anche i permessi sono tenuti per ciascun file (di qualunque tipo, quindi anche
56 per le fifo, i socket e i file di dispositivo) nell'inode, in opportuni bit
57 del campo \var{st\_mode} della struttura letta da \func{stat} (vedi
58 \figref{fig:filedir_stat_struct}).
60 In genere ci si riferisce a questi permessi usando le lettere \textsl{u} (per
61 \textit{user}), \textsl{g} (per \textit{group}) e \textsl{o} (per
62 \textit{other}), inoltre se si vuole indicare tutti questi gruppi insieme si
63 usa la lettera \textsl{a} (per \textit{all}). Si tenga ben presente questa
64 distinzione dato che in certi casi, mutuando la terminologia in uso nel VMS,
65 si parla dei permessi base come di permessi di owner, group ed all, le cui
66 iniziali possono da luogo a confusione. Le costanti che permettono di accedere
67 al valore numerico di questi bit nel campo \var{st\_mode} sono riportate in
73 \begin{tabular}[c]{|c|l|}
75 \var{st\_mode} bit & Significato \\
78 \macro{S\_IRUSR} & \textit{user-read}, l'utente può leggere \\
79 \macro{S\_IWUSR} & \textit{user-write}, l'utente può scrivere \\
80 \macro{S\_IXUSR} & \textit{user-execute}, l'utente può eseguire \\
82 \macro{S\_IRGRP} & \textit{group-read}, il gruppo può leggere \\
83 \macro{S\_IWGRP} & \textit{group-write}, il gruppo può scrivere \\
84 \macro{S\_IXGRP} & \textit{group-execute}, il gruppo può eseguire\\
86 \macro{S\_IROTH} & \textit{other-read}, tutti possono leggere \\
87 \macro{S\_IWOTH} & \textit{other-write}, tutti possono scrivere \\
88 \macro{S\_IXOTH} & \textit{other-execute}, tutti possono eseguire\\
91 \caption{I bit dei permessi di accesso ai file, come definiti in
92 \texttt{<sys/stat.h>}}
93 \label{tab:file_bit_perm}
96 Questi permessi vengono usati in maniera diversa dalle varie funzioni, e a
97 seconda che si riferiscano a file, link simbolici o directory, qui ci
98 limiteremo ad un riassunto delle regole generali, entrando nei
101 La prima regola è che per poter accedere ad un file attraverso il suo pathname
102 occorre il permesso di esecuzione in ciascuna delle directory che compongono
103 il pathname, e lo stesso vale per aprire un file nella directory corrente (per
104 la quale appunto serve il diritto di esecuzione).
106 Per una directory infatti il permesso di esecuzione ha il significato
107 specifico che essa può essere attraversata nella risoluzione del pathname, ed
108 è distinto dal permesso di lettura che invece implica che si può leggere il
109 contenuto della directory. Questo significa che se si ha il permesso di
110 esecuzione senza permesso di lettura si potrà lo stesso aprire un file in una
111 directory (se si hanno i permessi opportuni per il medesimo) ma non si potrà
112 vederlo con \cmd{ls} (per crearlo occorrerà anche il permesso di scrittura per
115 Avere il permesso di lettura per un file consente di aprirlo con le opzioni di
116 sola lettura (\macro{O\_RDONLY}) o di lettura-scrittura (\macro{O\_RDWR}) e
117 leggerne il contenuto. Avere il permesso di scrittura consente di aprire un
118 file in sola scrittura (\macro{O\_WRONLY}) o lettura-scrittura
119 (\macro{O\_RDWR}) e modificarne il contenuto, lo stesso permesso è necessario
120 per poter troncare il file con l'opzione \macro{O\_TRUNC}.
122 Non si può creare un file fintanto che non si disponga del permesso di
123 esecuzione e di quello di scrittura per la directory di destinazione; gli
124 stessi permessi occorrono per cancellare un file da una directory (si ricordi
125 che questo non implica necessariamente la rimozione fisica del file), non è
126 necessario nessun tipo di permesso per il file stesso (infatti esso non viene
127 toccato, viene solo modificato il contenuto della directory, rimuovendo la
128 voce che ad esso fa rifermento).
130 Per poter eseguire un file (che sia un programma compilato od uno script di
131 shell), occorre il permesso di esecuzione per il medesimo, inoltre solo i file
132 regolari possono essere eseguiti.
134 I permessi per un link simbolico sono ignorati, contano quelli del file a cui
135 fa riferimento; per questo in genere \cmd{ls} per un link simbolico riporta
136 tutti i permessi come concessi; anche utente e gruppo a cui appartiene vengono
137 ignorati quando il link viene risolto, vengono controllati sono quando viene
138 richiesta la rimozione del link e quest'ultimo è in una directory con lo
139 \textsl{sticky bit} settato (vedi \secref{sec:filedir_sticky}).
141 La procedura con cui il kernel stabilisce se un processo possiede un certo
142 permesso (di lettura, scrittura o esecuzione) si basa sul confronto fra
143 l'utente e il gruppo a cui il file appartiene (i valori di \var{st\_uid} e
144 \var{st\_gid} accennati in precedenza) e l'\textit{effective user id},
145 l'\textit{effective group id} e gli eventuali \textit{supplementary group id}
148 Per una spiegazione dettagliata degli identificatori associati ai processi si
149 veda \secref{sec:prochand_perms}; normalmente, a parte quanto vedremo in
150 \secref{sec:filedir_suid_sgid}, l'\textit{effective user id} e
151 l'\textit{effective group id} corrispondono a uid e gid dell'utente che ha
152 lanciato il processo, mentre i \textit{supplementary group id} sono quelli dei
153 gruppi cui l'utente appartiene.
155 % Quando un processo cerca l'accesso al file esso controlla i propri uid e gid
156 % confrontandoli con quelli del file e se l'operazione richiesta è compatibile
157 % con i permessi associati al file essa viene eseguita, altrimenti viene
158 % bloccata ed è restituito un errore di \texttt{EPERM}. Questo procedimento non
159 % viene eseguito per l'amministratore di sistema (il cui uid è zero) il quale
161 % pertanto accesso senza restrizione a qualunque file del sistema.
163 % In realtà il procedimento è più complesso di quanto descritto in maniera
164 % elementare qui; inoltre ad un processo sono associati diversi identificatori,
165 % torneremo su questo in maggiori dettagli in seguito in
166 % \secref{sec:proc_perms}.
168 I passi attraverso i quali viene stabilito se il processo possiede il diritto
169 di accesso sono i seguenti:
171 \item Se l'\textit{effective user id} del processo è zero (corrispondente
172 all'amministratore) l'accesso è sempre garantito senza nessun ulteriore
173 controllo. Per questo motivo \textsl{root} ha piena libertà di accesso a
175 \item Se l'\textit{effective user id} del processo è uguale all'uid del
176 proprietario del file (nel qual caso si dice che il processo è proprietario
179 \item se il relativo\footnote{per relativo si intende il bit di user-read se
180 il processo vuole accedere in scrittura, quello di user-write per
181 l'accesso in scrittura, etc.} bit dei permessi d'accesso dell'utente è
182 settato, l'accesso è consentito
183 \item altrimenti l'accesso è negato
185 \item Se l'\textit{effective group id} del processo o uno dei
186 \textit{supplementary group id} dei processi corrispondono al gid del file
189 \item se il bit dei permessi d'accesso del gruppo è settato, l'accesso è
191 \item altrimenti l'accesso è negato
193 \item se il bit dei permessi d'accesso per tutti gli altri è settato,
194 l'accesso è consentito, altrimenti l'accesso è negato.
197 Si tenga presente che questi passi vengono eseguiti esattamente in
198 quest'ordine. Questo vuol dire che se un processo è il proprietario di un file
199 l'accesso è consentito o negato solo sulla base dei permessi per l'utente; i
200 permessi per il gruppo non vengono neanche controllati; lo stesso vale se il
201 processo appartiene ad un gruppo appropriato, in questo caso i permessi per
202 tutti gli altri non vengono controllati.
204 \subsection{I bit \textsl{suid} e \textsl{sgid}}
205 \label{sec:filedir_suid_sgid}
207 Come si è accennato (in \secref{sec:filedir_perm_overview}) nei dodici bit del
208 campo \var{st\_mode} usati per il controllo di accesso oltre ai bit dei
209 permessi veri e propri, ci sono altri tre bit che vengono usati per indicare
210 alcune proprietà speciali dei file. Due di questi sono i bit detti
211 \textsl{suid} (o \textit{set-user-ID bit}) e \textsl{sgid} (o
212 \textit{set-group-ID bit}) che sono identificati dalle constanti
213 \macro{S\_ISUID} e \macro{S\_ISGID}.
215 Come spiegato in dettaglio in \secref{sec:prochand_exec}, quando si lancia un
216 programma il comportamendo normale del kernel è quello di settare
217 l'\textit{effective user id} e l'\textit{effective group id} del nuovo
218 processo all'uid e al gid del processo corrente, che normalmente corrispondono
219 dell'utente con cui si è entrati nel sistema.
221 Se però il file del programma (che ovviamente deve essere eseguibile) ha il
222 bit \textsl{suid} settato, il kernel assegnerà come \textit{effective user id}
223 al nuovo processo l'uid del proprietario del file al posto dell'uid del
224 processo originario. Avere il bit \textsl{sgid} settato ha lo stesso effetto
225 sull'\textit{effective group id} del processo.
227 I bit \textsl{suid} e \textsl{sgid} vengono usati per permettere agli utenti
228 normali di usare programmi che abbisognano di privilegi speciali; l'esempio
229 classico è il comando \cmd{passwd} che ha la necessità di modificare il file
230 delle password, quest'ultimo ovviamente può essere scritto solo
231 dall'amministratore, ma non è necessario chiamare l'amministratore per
232 cambiare la propria password. Infatti il comando \cmd{passwd} appartiene a root
233 ma ha il suid bit settato per cui quando viene lanciato da un utente normale
234 parte con i privilegi di root.
236 Chiaramente avere un processo che ha privilegi superiori a quelli che avrebbe
237 normalmente l'utente che lo ha lanciato comporta vari rischi, e questo tipo di
238 programmi devono essere scritti accuratamente (torneremo sull'argomento in
239 \secref{sec:prochand_perms}).
241 La presenza dei bit \textsl{suid} e \textsl{sgid} su un file può essere
242 rilevata con il comando \cmd{ls -l}, in tal caso comparirà la lettera \cmd{s}
243 al posto della \cmd{x} in corrispondenza dei permessi di utente o gruppo. La
244 stessa lettera \cmd{s} può essere usata nel comando \cmd{chmod} per settare
245 questi bit. Infine questi bit possono essere controllati all'interno di
246 \var{st\_mode} con l'uso delle due costanti \macro{S\_ISUID} e
247 \macro{S\_IGID}, i cui valori sono riportati in
248 \tabref{tab:filedir_file_mode_flags}.
250 Gli stessi bit vengono ad assumere in significato completamente diverso per le
251 directory, normalmente infatti Linux usa la convezione di SVR4 per indicare
252 con questi bit l'uso della semantica BSD nella creazione di nuovi file (si
253 veda \secref{sec:filedir_ownership} per una spiegazione al proposito).
255 Infine Linux utilizza il bit \textsl{sgid} per una ulteriore estensione
256 mutuata da SVR4; il caso in cui il file abbia il bit \textsl{sgid} settato ma
257 non il corrispondente bit per l'esecuzione viene infatti utilizzato per
258 attivare per quel file il \textit{mandatory locking} (argomento che
259 affronteremo nei dettagli in \secref{sec:xxx_mandatory_lock}).
261 \subsection{Il bit \textsl{sticky}}
262 \label{sec:filedir_sticky}
264 L'ultimo dei bit rimanenti, identificato dalla costante \macro{S\_ISVTX} è in
265 parte un rimasuglio delle origini dei sistemi unix. A quell'epoca infatti la
266 memoria virtuale e l'accesso ai files erano molto meno sofisticati e per
267 ottenere la massima velocità possibile per i programmi usati più comunemente
268 si poteva settare questo bit.
270 L'effetto di questo bit era che il segmento di testo del programma (si veda
271 \secref{sec:proc_mem_layout} per i dettagli) veniva scritto nella swap la
272 prima volta che questo veniva lanciato, e vi permaneva fino al riavvio della
273 mecchina (da questo il nome di \textsl{sticky bit}); essendo la swap un file
274 continuo indicizzato direttamente in questo modo si poteva risparmiare in
275 tempo di caricamento rispetto alla ricerca del file su disco.
277 Ovviamente per evitare che gli utenti potessero intasare la swap solo
278 l'amministratore era in grado di settare questo bit, che venne poi chiamato
279 anche \textit{saved text bit}, da cui deriva il nome della costante. Le
280 attuali implementazioni di memoria virtuale e filesystem rendono
281 sostanzialmente inutile questo procedimento.
283 Benché ormai non venga più utilizzato per i file, lo \textsl{sticky bit} ha
284 invece assunto un uso corrente per le directory\footnote{lo \textsl{sticky
285 bit} è una estensione non definita nello standard POSIX, Linux però la
286 supporta, così come BSD e SVR4}, se il bit è settato infatti un file può
287 essere rimosso dalla directory soltanto se l'utente ha il permesso di
288 scrittura ed inoltre è vera una delle seguenti condizioni:
290 \item l'utente è proprietario del file
291 \item l'utente è proprietario della directory
292 \item l'utente è l'amministratore
294 il classico esempio di directory che ha questo bit settato è \file{/tmp}, i
295 permessi infatti di solito sono settati come:
297 drwxrwxrwt 6 root root 1024 Aug 10 01:03 /tmp
299 in questo modo chiunque può leggere, scrivere ed eseguire i file, o crearne di
300 nuovi, ma solo l'utente che ha creato un file nella directory potrà
301 cancellarlo o rinominarlo.
303 \subsection{La titolarità di nuovi file e directory}
304 \label{sec:filedir_ownership}
306 Vedremo in \secref{sec:fileunix_base_func} quali sono le funzioni per creare
307 nuovi file, ma se è possibile specificare in sede di creazione quali permessi
308 applicare ad un nuovo file, non si può indicare a quale utente e gruppo deve
309 appartenere. Lo stesso problema di presenta per la creazione di nuove
310 directory (descritto in \secref{sec:filedir_dir_creat_rem}).
312 Lo standard POSIX prescrive che l'uid del nuovo file corrisponda
313 all'\textit{effective user id} del processo che lo crea; per il gid invece
314 prevede due diverse possibilità:
316 \item il gid del file corrisponde all'\textit{effective group id} del processo
317 \item il gid del file corrisponde al gid della directory in cui esso è creato
319 in genere BSD usa sempre la seconda possibilità, che viene per questo anche
320 chiamata semantica BSD. Linux invece segue quella che viene chiamata semantica
321 SVR4; di norma cioè il nuovo file viene creato con il gid del processo, se
322 però la directory in cui viene creato il file ha il bit sgid settato allora
323 viene usato il gid di quest'ultima.
325 Usare la semantica BSD ha il vantaggio che il gid viene sempre automaticamente
326 propagato, restando coerente a quello della directory di partenza, in tutte le
327 sottodirectory, la semantica SVR4 offre una maggiore possibilità di scelta, ma
328 per ottenere lo stesso risultato necessita che per le nuove directory venga
329 anche propagato anche il bit sgid, questo è comunque il comportamento di
330 default di \func{mkdir}, ed é in questo modo ad esempio che Debian assicura
331 che le sottodirectory create nelle home di un utente restino sempre con il gid
332 del gruppo primario dello stesso.
335 \subsection{La funzione \texttt{access}}
336 \label{sec:filedir_access}
338 Come detto in \secref{sec:filedir_access_control} il controllo di accesso ad
339 un file viene fatto usando \textit{effective user id} e \textit{effective
340 group id} del processo, ma ci sono casi in cui si può voler effettuare il
341 controllo usando il \textit{real user id} e il \textit{real group id} (cioè
342 l'uid dell'utente che ha lanciato il programma, che, come accennato in
343 \secref{sec:filedir_suid_sgid} e spiegato in \secref{sec:prochand_perms} non è
344 detto sia uguale all'\textit{effective user id}). Per far questo si può usare
345 la funzione \func{access}, il cui prototipo è:
347 \begin{prototype}{unistd.h}
348 {int access(const char *pathname, int mode)}
350 La funzione verifica i permessi di accesso, indicati da \var{mode}, per il
351 file indicato da \var{pathname}.
353 La funzione ritorna 0 se l'accesso è consentito, -1 altrimenti; in
354 quest'utlimo caso la variabile \texttt{errno} viene settata secondo i codici
355 di errore: \macro{EACCES}, \macro{EROFS}, \macro{EFAULT}, \macro{EINVAL},
356 \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT}, \macro{ENOTDIR}, \macro{ELOOP},
360 I valori possibili per il parametro \var{mode} sono esprimibili come
361 combinazione delle costanti numeriche riportate in \ntab\ (attraverso un OR
362 binario). I primi tre valori implicano anche la verifica dell'esistenza del
363 file, se si vuole verificare solo quest'ultimaa si può usare \macro{F\_OK}, o
364 anche direttamente \func{stat}. In caso \var{pathname} si riferisca ad un link
365 simbolico il controllo è fatto sul file a cui esso fa riferimento.
367 La funzione controlla solo i bit dei permessi di accesso, si ricordi che il
368 fatto che una directory abbia permesso di scrittura non significa che ci si
369 possa scrivere come in un file, e il fatto che un file abbia permesso di
370 esecuzione non comporta che contenga un programma eseguibile. La funzione
371 ritorna zero solo se tutte i permessi controllati sono disponibili, in caso
372 contrario (o di errore) ritorna -1.
376 \begin{tabular}{|c|l|}
378 \var{mode} & Significato \\
381 \macro{R\_OK} & verifica il permesso di lettura \\
382 \macro{W\_OK} & verifica il permesso di scritture \\
383 \macro{X\_OK} & verifica il permesso di esecuzione \\
384 \macro{F\_OK} & verifica l'esistenza del file \\
387 \caption{Valori possibile per il parametro \var{mode} della funzione
389 \label{tab:filedir_access_mode_val}
392 Un esempio tipico per l'uso di questa funzione è quello di un processo che sta
393 eseguendo un programma coi privilegi di un altro utente (attraverso l'uso del
394 suid bit) che vuole controllare se l'utente originale ha i permessi per
395 accedere ad un certo file.
398 \subsection{La funzione \texttt{umask}}
399 \label{sec:filedir_umask}
401 Oltre che dai valori indicati in sede di creazione, i permessi assegnati ai
402 nuovi file sono controllati anche da una maschera di bit settata con la
403 funzione \func{umask}. Questa viene utilizzata per impedire che alcuni
404 permessi possano essere assegnati ai nuovi file, tutti i bit indicati nella
405 maschera vengono infatti esclusi quando un nuovo file viene creato.
408 \subsection{Le funzioni \texttt{chmod} e \texttt{fchmod}}
409 \label{sec:filedir_chmod}
411 Per cambiare i permessi di un file il sistema mette ad disposizione due
412 funzioni, che operano rispettivamente su un filename e un file descriptor, i
416 \headdecl{sys/types.h}
417 \headdecl{sys/stat.h}
419 \funcdecl{int chmod(const char *path, mode\_t mode)} Cambia i permessi del
420 file indicato da \var{path} al valore indicato da \var{mode}
422 \funcdecl{chmod(int fd, mode\_t mode)} Analoga alla precedente, ma usa il
423 file descriptor \var{fd} per indicare il file.
426 Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per un errore, in
427 caso di errore \texttt{errno} viene settato ai valori:
429 \item \texttt{EPERM} L'uid non corrisponde a quello del file o non è zero.
434 \subsection{Le funzioni \texttt{chown}, \texttt{fchown} e \texttt{lchown}}
435 \label{sec:filedir_chown}
440 %La struttura fondamentale che contiene i dati essenziali relativi ai file è il
441 %cosiddetto \textit{inode}; questo conterrà informazioni come il
442 %tipo di file (file di dispositivo, directory, file di dati, per un elenco
443 %completo vedi \ntab), i permessi (vedi \secref{sec:file_perms}), le date (vedi
444 %\secref{sec:file_times}).
448 \section{La manipolazione delle caratteristiche dei files}
449 \label{sec:filedir_infos}
451 Come spiegato in \secref{sec:fileintr_filesystem} tutte le informazioni
452 generali relative alle caratteristiche di ciascun file sono mantenute
453 nell'inode. Vedremo in questa sezione come sia possibile accedervi usando la
454 funzione \texttt{stat} ed esamineremo alcune funzioni utilizzabili per
455 manipolare una parte di questa informazione. Tutto quello che invece riguarda
456 il meccanismo di controllo di accesso ad i file e le relative funzioni di
457 manipolazione sarà invece esaminato in \secref{sec:filedir_access_control}.
460 \subsection{Le funzioni \texttt{stat}, \texttt{fstat} e \texttt{lstat}}
461 \label{sec:filedir_stat}
463 La lettura delle informazioni relative ai file è fatta attraverso la famiglia
464 delle funzioni \func{stat}, che è la funzione che il comando \cmd{ls} usa
465 per poter stampare tutti i dati dei files. I prototipi di queste funzioni sono
468 \headdecl{sys/types.h}
469 \headdecl{sys/stat.h}
472 \funcdecl{int stat(const char *file\_name, struct stat *buf)} Legge le
473 informazione del file specificato da \var{file\_name} e le inserisce in
476 \funcdecl{int lstat(const char *file\_name, struct stat *buf)} Identica a
477 \func{stat} eccetto che se il \var{file\_name} è un link simbolico vengono
478 lette le informazioni relativa ad esso e non al file a cui fa riferimento.
480 \funcdecl{int fstat(int filedes, struct stat *buf)} Identica a \func{stat}
481 eccetto che si usa con un file aperto, specificato tramite il suo file
482 descriptor \var{filedes}.
484 Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per un errore, in
485 caso di errore \texttt{errno} viene settato ai valori:
487 \item \texttt{EACCESS} non c'è il permesso di accedere al file.
488 \item \texttt{ENOTDIR} una componente del pathname non è una directory.
489 \item \texttt{ENOMEM} il kernel non ha a disposizione memoria sufficiente a
490 completare l'operazione.
491 \item \texttt{ENAMETOOLONG} il filename è troppo lungo.
495 La struttura \texttt{stat} è definita nell'header \texttt{sys/stat.h} e in
496 generale dipende dall'implementazione, la versione usata da Linux è mostrata
497 in \nfig, così come riportata dalla man page (in realtà la definizione
498 effettivamente usata nel kernel dipende dall'architettura e ha altri campi
499 riservati per estensioni come tempi più precisi, o per il padding dei campi).
504 \begin{minipage}[c]{15cm}
505 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
507 dev_t st_dev; /* device */
508 ino_t st_ino; /* inode */
509 mode_t st_mode; /* protection */
510 nlink_t st_nlink; /* number of hard links */
511 uid_t st_uid; /* user ID of owner */
512 gid_t st_gid; /* group ID of owner */
513 dev_t st_rdev; /* device type (if inode device) */
514 off_t st_size; /* total size, in bytes */
515 unsigned long st_blksize; /* blocksize for filesystem I/O */
516 unsigned long st_blocks; /* number of blocks allocated */
517 time_t st_atime; /* time of last access */
518 time_t st_mtime; /* time of last modification */
519 time_t st_ctime; /* time of last change */
524 \caption{La struttura \texttt{stat} per la lettura delle informazioni dei
526 \label{fig:filedir_stat_struct}
529 Si noti come i vari membri della struttura siano specificati come tipi nativi
530 del sistema (di quelli definiti in \tabref{tab:xxx_sys_types}, e dichiarati in
531 \texttt{sys/types.h}).
534 \subsection{I tipi di file}
535 \label{sec:filedir_file_types}
537 Come riportato in \tabref{tab:fileintr_file_types} in Linux oltre ai file e
538 alle directory esistono vari altri oggetti che possono stare su un filesystem;
539 il tipo di file è ritornato dalla \texttt{stat} nel campo \texttt{st\_mode}.
541 Dato che il valore numerico può variare a seconda delle implementazioni, lo
542 standard POSIX definisce un insieme di macro per verificare il tipo di files,
543 queste vengono usate anche da Linux che supporta pure le estensioni per link
544 simbolici e socket definite da BSD, l'elenco completo di tutte le macro
545 definite in GNU/Linux è riportato in \ntab:
549 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
551 Macro & Tipo del file \\
554 \macro{S\_ISREG(m)} & file regolare \\
555 \macro{S\_ISDIR(m)} & directory \\
556 \macro{S\_ISCHR(m)} & device a caraetteri \\
557 \macro{S\_ISBLK(m)} & device a blocchi\\
558 \macro{S\_ISFIFO(m)} & fifo \\
559 \macro{S\_ISLNK(m)} & link simbolico \\
560 \macro{S\_ISSOCK(m)} & socket \\
563 \caption{Macro per i tipi di file (definite in \texttt{sys/stat.h})}
564 \label{tab:filedir_file_type_macro}
567 Oltre a queste macro è possibile usare direttamente il valore di
568 \var{st\_mode} per ricavare il significato dei vari bit in esso memorizzati,
569 per questo sempre in \texttt{sys/stat.h} sono definiti i flag riportati in
574 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
576 Flag & Valore & Significato \\
579 \macro{S\_IFMT} & 0170000 & bitmask per i bit del tipo di file \\
580 \macro{S\_IFSOCK} & 0140000 & socket \\
581 \macro{S\_IFLNK} & 0120000 & link simbolico \\
582 \macro{S\_IFREG} & 0100000 & file regolare \\
583 \macro{S\_IFBLK} & 0060000 & device a blocchi \\
584 \macro{S\_IFDIR} & 0040000 & directory \\
585 \macro{S\_IFCHR} & 0020000 & device a caratteri \\
586 \macro{S\_IFIFO} & 0010000 & fifo \\
588 \macro{S\_ISUID} & 0004000 & set UID bit \\
589 \macro{S\_ISGID} & 0002000 & set GID bit \\
590 \macro{S\_ISVTX} & 0001000 & sticky bit \\
592 \macro{S\_IRWXU} & 00700 & bitmask per i permessi del proprietario \\
593 \macro{S\_IRUSR} & 00400 & il proprietario ha permesso di lettura \\
594 \macro{S\_IWUSR} & 00200 & il proprietario ha permesso di scrittura \\
595 \macro{S\_IXUSR} & 00100 & il proprietario ha permesso di esecuzione\\
597 \macro{S\_IRWXG} & 00070 & bitmask per i permessi del gruppo \\
598 \macro{S\_IRGRP} & 00040 & il gruppo ha permesso di lettura \\
599 \macro{S\_IWGRP} & 00020 & il gruppo ha permesso di scrittura \\
600 \macro{S\_IXGRP} & 00010 & il gruppo ha permesso di esecuzione \\
602 \macro{S\_IRWXO} & 00007 & bitmask per i permessi di tutti gli altri\\
603 \macro{S\_IROTH} & 00004 & gli altri hanno permesso di lettura \\
604 \macro{S\_IWOTH} & 00002 & gli altri hanno permesso di esecuzione \\
605 \macro{S\_IXOTH} & 00001 & gli altri hanno permesso di esecuzione \\
608 \caption{Costanti per l'identificazione dei vari bit che compongono il campo
609 \var{st\_mode} (definite in \texttt{sys/stat.h})}
610 \label{tab:filedir_file_mode_flags}
613 Il primo valore definisce la maschera dei bit usati nei quali viene
614 memorizzato il tipo di files, mentre gli altri possono essere usati per
615 effettuare delle selezioni sul tipo di file voluto, combinando opportunamente
616 i vari flag; ad esempio se si volesse controllare se un file è una directory o
617 un file ordinario si potrebbe definire la condizione:
618 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
619 #define IS_FILE_DIR(x) (((x) & S_IFMT) & (S_IFDIR | S_IFREG))
621 in cui prima si estraggono da \var{st\_mode} i bit relativi al tipo di file e
622 poi si effettua il confronto con la combinazione di tipi scelta.
624 \subsection{La dimensione dei file}
625 \label{sec:filedir_file_size}
627 Il membro \var{st\_size} contiene la dimensione del file in byte (se il file
628 è un file normale, nel caso di un link simbolico al dimensione è quella del
629 pathname che contiene).
631 Il campo \var{st\_blocks} definisce la lunghezza del file in blocchi di 512
632 bytes. Il campo \var{st\_blksize} infine definisce la dimensione preferita per
633 i trasferimenti sui file (che è la dimensione usata anche dalle librerie del C
634 per l'interfaccia degli stream); scrivere sul file a blocchi di dati di
635 dimensione inferiore sarebbe inefficiente.
637 Si tenga conto che lunghezza del file riportata in \var{st\_size} non è detto
638 che corrisponda all'occupazione dello spazio su disco per via della possibile
639 esistenza dei cosiddetti \textsl{buchi} (detti normalmente \textit{holes}) che
640 si formano tutte le volte che si va a scrivere su un file dopo aver eseguito
641 una \func{seek} (vedi \secref{sec:fileunix_lseek}) oltre la sua conclusione
644 In tal caso si avranno differenti risultati a seconda del modi in cui si
645 calcola la lunghezza del file, ad esempio il comando \cmd{du}, (che riporta il
646 numero di blocchi occupati) potrà dare una dimensione inferiore, mentre se si
647 legge dal file (ad esempio usando \cmd{wc -c}), dato che in tal caso per le
648 parti non scritte vengono restituiti degli zeri, si avrà lo stesso risultato
651 Se è sempre possibile allargare un file scrivendoci sopra od usando la
652 funzione \func{seek} per spostarsi oltre la sua fine. Esistono però anche casi
653 in cui si può avere bisogno di effettuare un troncamento scartando i dati al
654 di là della dimensione scelta come nuova fine del file.
656 Un file può essere troncato a zero aprendolo con il flag \macro{O\_TRUNC}, ma
657 questo è un caso particolare; per qualunque altra dimensione si possono usare
660 \headdecl{unistd.h} \funcdecl{int truncate(const char *file\_name, off\_t
661 length)} Fa si che la dimensione del file \var{file\_name} sia troncata ad
662 un valore massimo specificato da \var{lenght}.
664 \funcdecl{int ftruncate(int fd, off\_t length))} Identica a \func{truncate}
665 eccetto che si usa con un file aperto, specificato tramite il suo file
668 Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per un errore, in
669 caso di errore \texttt{errno} viene settato ai valori:
671 \item \texttt{EACCESS} non c'è il permesso di accedere al file.
672 \item \texttt{ENOTDIR} una componente del pathname non è una directory.
673 \item \texttt{EMLOOP} ci sono troppi link simbolici nel pathname.
674 \item \texttt{EFAULT} i puntatori usati sono fuori dallo spazio di indirizzi
676 \item \texttt{ENOMEM} il kernel non ha a disposizione memoria sufficiente a
677 completare l'operazione.
678 \item \texttt{ENOENT} il file non esiste.
679 \item \texttt{ENAMETOOLONG} il filename è troppo lungo.
683 Se il file è più lungo della lunghezza specificata i dati in eccesso saranno
684 perduti; il comportamento in caso di lunghezza inferiore non è specificato e
685 dipende dall'implementazione: il file può essere lasciato invariato o esteso
686 fino alla lunghezza scelta; in quest'ultimo caso lo spazio viene riempito con
687 zeri (e in genere si ha la creazione di un hole nel file).
690 \subsection{I tempi dei file}
691 \label{sec:filedir_file_times}
693 Il sistema mantiene per ciascun file tre tempi. Questi sono registrati
694 nell'inode insieme agli altri attibuti del file e possono essere letti tramite
695 la funzione \func{stat}, che li restituisce attraverso tre campi della
696 struttura in \figref{fig:filedir_stat_struct}. Il significato di detti tempi e
697 dei relativi campi è riportato nello schema in \ntab:
701 \begin{tabular}[c]{|c|l|l|c|}
703 Membro & Significato & Funzione&opzione \\
706 \var{st\_atime}& ultimo accesso ai dati del file &\func{read}& \cmd{-u}\\
707 \var{st\_mtime}& ultima modifica ai dati del file &\func{write}& default\\
708 \var{st\_ctime}& ultima modifica ai dati dell'inode&\func{chmod},
709 \func{utime} & \cmd{-c} \\
712 \caption{I tre tempi associati a ciascun file}
713 \label{tab:filedir_file_times}
716 Il primo punto da tenere presente è la differenza fra il cosiddetto tempo di
717 modifica (il \textit{modification time} \var{st\_mtime}) e il tempo di
718 cambiamento di stato (il \textit{chage time} \var{st\_ctime}). Il primo
719 infatti fa riferimento ad una modifica del contenuto di un file, mentre il
720 secondo ad una modifica dell'inode; siccome esistono molte operazioni (come la
721 funzione \func{link} e molte altre che vedremo in seguito) che modificano solo
722 le informazioni contenute nell'inode senza toccare il file, diventa necessario
723 l'utilizzo di un altro tempo.
725 Il sistema non tiene conto dell'ultimo accesso all'inode, pertanto funzioni
726 come \func{access} o \func{stat} non hanno alcuna influenza sui tre tempi. Il
727 tempo di ultimo accesso viene di solito usato per cancellare i file che non
728 servono più dopo un certo lasso di tempo (ad esempio \cmd{leafnode} cancella i
729 vecchi articoli sulla base di questo tempo).
731 Il tempo di ultima modifica invece viene usato da \cmd{make} per decidere
732 quali file necessitano di essere ricompilati o (talvolta insieme anche al
733 tempo di cambiamento di stato) per decidere quali file devono essere
734 archiviati per il backup. Il comando \cmd{ls} (quando usato con le opzioni
735 \cmd{-l} o \cmd{-t}) mostra i tempi dei file secondo lo schema riportato
736 nell'ultima colonna di \curtab.
738 L'effetto delle varie funzioni di manipolazione dei file sui tempi è
739 illustrato in \ntab. Si sono riportati gli effetti sia per il file a cui si fa
740 riferimento, sia per la directory che lo contiene; questi ultimi possono
741 essere capiti se si tiene conto di quanto già detto, e cioè che anche le
742 directory sono files, che il sistema tratta in maniera del tutto analoga agli
745 Per questo motivo tutte le volte che compiremo una operazione su un file che
746 comporta una modifica della sua directory entry, andremo anche a scrivere
747 sulla directory che lo contiene cambiandone il tempo di modifica. Un esempio
748 di questo può essere la cancellazione di un file, mentre leggere o scrivere o
749 cambiarne i permessi ha effetti solo sui tempi del file.
754 \begin{tabular}[c]{|l|c|c|c|c|c|c|l|}
756 \multicolumn{1}{|c|}{Funzione}
757 &\multicolumn{3}{p{2cm}}{File o directory di riferimento}
758 &\multicolumn{3}{p{2cm}}{Directory genitrice del riferimento}
759 &\multicolumn{1}{|c|}{Note} \\
761 & \textsl{(a)} & \textsl{(m)}& \textsl{(c)}
762 & \textsl{(a)} & \textsl{(m)}& \textsl{(c)}& \\
765 \func{chmod}, \func{fchmod}
766 & & &$\bullet$& & & & \\
767 \func{chown}, \func{fchown}
768 & & &$\bullet$& & & & \\
770 &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& con
771 \macro{O\_CREATE} \\ \func{creat}
772 & &$\bullet$&$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$&
773 con \macro{O\_TRUNC} \\ \func{exec}
774 &$\bullet$& & & & & & \\
776 & & &$\bullet$& & & & \\
778 & & &$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& \\
780 &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& \\
782 &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& \\
784 &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& con
785 \macro{O\_CREATE} \\ \func{open}
786 & &$\bullet$&$\bullet$& & & & con
787 \macro{O\_TRUNC} \\ \func{pipe}
788 &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& & & & \\
790 &$\bullet$& & & & & & \\
792 & & &$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& using
793 \func{unlink}\\ \func{remove}
794 & & & & &$\bullet$&$\bullet$& using
795 \func{rmdir}\\ \func{rename}
796 & & &$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& per entrambi
797 gli argomenti\\ \func{rmdir}
798 & & & & &$\bullet$&$\bullet$& \\
799 \func{truncate}, \func{ftruncate}
800 & &$\bullet$&$\bullet$& & & & \\
802 & & &$\bullet$& &$\bullet$&$\bullet$& \\
804 &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& & & & \\
806 & &$\bullet$&$\bullet$& & & & \\
809 \caption{Effetti delle varie funzioni su tempi di ultimo accesso
810 \textsl{(a)}, ultima modifica \textsl{(m)} e ultimo cambiamento
812 \label{tab:filedir_times_effects}
815 Si noti infine come \var{st\_ctime} non abbia nulla a che fare con il tempo di
816 creazione del file, usato da molti altri sistemi operativi, che in unix non
820 \subsection{La funzione \texttt{utime}}
821 \label{sec:filedir_utime}
823 I tempi di ultimo accesso e modifica possono essere cambiati usando la
824 funzione \func{utime}, il cui prototipo è:
826 \begin{prototype}{utime.h}
827 {int utime(const char * filename, struct utimbuf *times)}
829 Cambia i tempi di ultimo accesso e modifica dell'inode specificato da
830 \var{filename} secondo i campi \var{actime} e \var{modtime} di \var{times}. Se
831 questa è \macro{NULL} allora viene usato il tempo corrente.
833 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 in caso di errore, nel
834 qual caso \var{errno} è settata opportunamente.
836 \item \texttt{EACCESS} non si ha il permesso di scrittura sul file.
837 \item \texttt{ENOENT} \var{filename} non esiste.
841 La struttura \var{utimebuf} usata da \func{utime} è definita come:
842 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
844 time_t actime; /* access time */
845 time_t modtime; /* modification time */
849 L'effetto della funzione e i privilegi necessari per eseguirla dipendono da
850 cosa è l'argomento \var{times}; se è \textit{NULL} la funzione setta il tempo
851 corrente ed è sufficiente avere accesso in scrittura al file; se invece si è
852 specificato un valore la funzione avrà successo solo se si è proprietari del
853 file (o si hanno i privilegi di amministratore).
855 Si tenga presente che non è comunque possibile specificare il tempo di
856 cambiamento di stato del file, che viene comunque cambiato dal kernel tutte le
857 volte che si modifica l'inode (quindi anche alla chiamata di \func{utime}).
858 Questo serve anche come misura di sicurezza per evitare che si possa
859 modificare un file nascondendo completamente le proprie tracce. In realtà la
860 cosa resta possibile, se si è in grado di accedere al device, scrivendo
861 direttamente sul disco senza passare attraverso il filesystem, ma ovviamente è
862 molto più complicato da realizzare.
869 \section{La manipolazione di file e directory}
871 Come già accennato in \secref{sec:fileintr_filesystem} in un sistema unix-like
872 i file hanno delle caratteristiche specifiche dipendenti dall'architettura del
873 sistema, esamineremo qui allora le funzioni usate per la creazione di link
874 simbolici e diretti e per la gestione delle directory, approfondendo quanto
875 già accennato in precedenza.
878 \subsection{Le funzioni \texttt{link} e \texttt{unlink}}
879 \label{sec:fileintr_link}
881 Una delle caratteristiche comuni a vari sistemi operativi è quella di poter
882 creare dei nomi fittizi (alias o collegamenti) per potersi riferire allo
883 stesso file accedendovi da directory diverse. Questo è possibile anche in
884 ambiente unix, dove tali collegamenti sono usualmente chiamati \textit{link},
885 ma data la struttura del sistema ci sono due metodi sostanzialmente diversi
886 per fare questa operazione.
888 Come spiegato in \secref{sec:fileintr_architecture} l'accesso al contenuto di
889 un file su disco avviene attraverso il suo inode, e il nome che si trova in
890 una directory è solo una etichetta associata ad un puntatore a detto inode.
891 Questo significa che la realizzazione di un link è immediata in quanto uno
892 stesso file può avere tanti nomi diversi allo stesso tempo, dati da
893 altrettante diverse associazioni allo stesso inode; si noti poi che nessuno di
894 questi nomi viene ad assumere una particolare preferenza rispetto agli altri.
896 Per aggiungere un nome ad un inode si utilizza la funzione \texttt{link}; si
897 suole chiamare questo tipo di associazione un collegamento diretto (o
898 \textit{hard link}). Il prototipo della funzione e le sue caratteristiche
899 principali, come risultano dalla man page, sono le seguenti:
900 \begin{prototype}{unistd.h}
901 {int link(const char * oldpath, const char * newpath)}
902 Crea un nuovo collegamento diretto al file indicato da \texttt{oldpath}
903 dandogli nome \texttt{newpath}.
905 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 in caso di errore. La
906 variabile \texttt{errno} viene settata opportunamente, i principali codici
909 \item \texttt{EXDEV} \texttt{oldpath} e \texttt{newpath} non sono sullo
911 \item \texttt{EPERM} il filesystem che contiene \texttt{oldpath} e
912 \texttt{newpath} non supporta i link diretti o è una directory.
913 \item \texttt{EEXIST} un file (o una directory) con quel nome esiste di
915 \item \texttt{EMLINK} ci sono troppi link al file \texttt{oldpath} (il
916 numero massimo è specificato dalla variabile \texttt{LINK\_MAX}, vedi
917 \secref{sec:xxx_limits}).
922 La creazione di un nuovo collegamento diretto non copia il contenuto del file,
923 ma si limita ad aumentare di uno il numero di referenze al file (come si può
924 controllare con il campo \var{st\_nlink} di \var{stat}) aggiungendo il nuovo
925 nome ai precedenti. Si noti che uno stesso file può essere così richiamato in
928 Per quanto dicevamo in \secref{sec:fileintr_filesystem} la creazione del
929 collegamento diretto è possibile solo se entrambi i pathname sono nello stesso
930 filesystem; inoltre il filesystem deve supportare i collegamenti diretti (non è
931 il caso ad esempio del filesystem \texttt{vfat} di windows).
933 La funzione opera sui file ordinari, come sugli altri oggetti del filesystem,
934 in alcuni filesystem solo l'amministratore è in grado di creare un
935 collegamento diretto ad un'altra directory, questo lo si fa perché in questo
936 caso è possibile creare dei circoli nel filesystem (vedi
937 \secref{sec:fileintr_symlink}) che molti programmi non sono in grado di
938 gestire e la cui rimozione diventa estremamente complicata (in genere occorre
939 far girare il programma \texttt{fsck} per riparare il filesystem); data la sua
940 pericolosità in generale nei filesystem usati in Linux questa caratteristica è
941 stata disabilitata, e la funzione restituisce l'errore \texttt{EPERM}.
943 La rimozione di un file (o più precisamente della voce che lo referenzia) si
944 effettua con la funzione \texttt{unlink}; il suo prototipo è il seguente:
946 \begin{prototype}{unistd.h}{int unlink(const char * pathname)}
947 Cancella il nome specificato dal pathname nella relativa directory e
948 decrementa il numero di riferimenti nel relativo inode. Nel caso di link
949 simbolico cancella il link simbolico; nel caso di socket, fifo o file di
950 dispositivo rimuove il nome, ma come per i file i processi che hanno aperto
951 uno di questi oggetti possono continuare ad utilizzarlo.
953 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, nel
954 qual caso il file non viene toccato. La variabile \texttt{errno} viene
955 settata secondo i seguenti codici di errore:
957 \item \texttt{EISDIR} \var{pathname} si riferisce ad una directory
958 (valore specifico ritornato da linux che non consente l'uso di
959 \texttt{unlink} con le directory, e non conforme allo standard POSIX, che
960 prescrive invece l'uso di \texttt{EPERM} in caso l'operazione non sia
961 consentita o il processo non abbia privilegi sufficienti).
962 \item \texttt{EROFS} \var{pathname} è su un filesystem montato in sola
964 \item \texttt{EISDIR} \var{pathname} fa riferimento a una directory.
968 Per cancellare una voce in una directory è necessario avere il permesso di
969 scrittura su di essa (dato che si va a rimuovere una voce dal suo contenuto) e
970 il diritto di esecuzione sulla directory che la contiene (torneremo in
971 dettaglio sui permessi e gli attributi fra poco), se inoltre lo
972 \textit{sticky} bit è settato occorrerà anche essere proprietari del file o
973 proprietari della directory (o root, per cui nessuna delle restrizioni è
976 Una delle caratteristiche di queste funzioni è che la creazione/rimozione
977 della nome dalla directory e l'incremento/decremento del numero di riferimenti
978 nell'inode deve essere una operazione atomica (cioè non interrompibile da
979 altri) processi, per questo entrambe queste funzioni sono realizzate tramite
980 una singola system call.
982 Si ricordi infine che il file non viene eliminato dal disco fintanto che tutti
983 i riferimenti ad esso sono stati cancellati, solo quando il \textit{link
984 count} mantenuto nell'inode diventa zero lo spazio occupato viene rimosso. A
985 questo però si aggiunge una altra condizione, e cioè che non ci siano processi
986 che abbiano detto file aperto. Come accennato questa proprietà viene spesso
987 usata per essere sicuri di non lasciare file temporanei su disco in caso di
988 crash dei programmi; la tecnica è quella di aprire il file e chiamare
989 \texttt{unlink} subito dopo.
991 \subsection{Le funzioni \texttt{remove} e \texttt{rename}}
992 \label{sec:fileintr_remove}
994 Al contrario di quanto avviene con altri unix in Linux non è possibile usare
995 \texttt{unlink} sulle directory, per cancellare una directory si può usare la
996 funzione \texttt{rmdir} (vedi \secref{sec:filedir_dir_creat_rem}), oppure la
997 funzione \texttt{remove}. Questa è la funzione prevista dallo standard ANSI C
998 per cancellare un file o una directory (e funziona anche per i sistemi che non
999 supportano i link diretti), che per i file è identica alla \texttt{unlink} e
1000 per le directory è identica alla \texttt{rmdir}:
1002 \begin{prototype}{stdio.h}{int remove(const char *pathname)}
1003 Cancella un nome dal filesystem. Usa \texttt{unlink} per i file e
1004 \texttt{rmdir} per le directory.
1006 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, nel
1007 qual caso il file non viene toccato. Per i codici di errori vedi quanto
1008 riportato nella descrizione di \texttt{unlink} e \texttt{rmdir}.
1011 Per cambiare nome ad un file si usa invece la funzione \texttt{rename}, il
1012 vantaggio nell'uso di questa funzione al posto della chiamata successiva di
1013 \texttt{unlink} e \texttt{link} è che l'operazione è eseguita atomicamente, in
1014 questo modo non c'è la possibilità che un processo che cerchi di accedere al
1015 nuovo nome dopo che il vecchio è stato cambiato lo trovi mancante.
1017 \begin{prototype}{stdio.h}
1018 {int rename(const char *oldpath, const char *newpath)}
1019 Rinomina un file, spostandolo fra directory diverse quando richiesto.
1021 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, nel
1022 qual caso il file non viene toccato. La variabile \texttt{errno} viene
1023 settata secondo i seguenti codici di errore:
1025 \item \texttt{EISDIR} \texttt{newpath} è una directory già esistente mentre
1026 \texttt{oldpath} non è una directory.
1027 \item \texttt{EXDEV} \texttt{oldpath} e \texttt{newpath} non sono sullo
1029 \item \texttt{ENOTEMPTY} \texttt{newpath} è una directory già esistente e
1031 \item \texttt{EBUSY} o \texttt{oldpath} o \texttt{newpath} sono in uso da
1032 parte di qualche processo (come directory di lavoro o come root) o del
1033 sistema (come mount point).
1034 \item \texttt{EINVAL} \texttt{newpath} contiene un prefisso di
1035 \texttt{oldpath} o più in generale si è cercato di creare una directory
1036 come sottodirectory di se stessa.
1037 \item \texttt{EMLINK} \texttt{oldpath} ha già il massimo numero di link
1038 consentiti o è una directory e la directory che contiene \texttt{newpath}
1039 ha già il massimo numero di link.
1040 \item \texttt{ENOTDIR} Uno dei componenti dei pathname non è una directory
1041 o\texttt{oldpath} è una directory e \texttt{newpath} esiste e non è una
1043 \item \texttt{EFAULT} o \texttt{oldpath} o \texttt{newpath} è fuori dello
1044 spazio di indirizzi del processo.
1045 \item \texttt{EACCESS} Non c'è il permesso di scrittura per la directory in
1046 cui si vuole creare il nuovo link o una delle directory del pathname non
1047 consente la ricerca (permesso di esecuzione).
1048 \item \texttt{EPERM} le directory contenenti \texttt{oldpath} o
1049 \texttt{newpath} hanno lo sticky bit attivo e i permessi del processo non
1050 consentono rispettivamente la cancellazione e la creazione del file, o il
1051 filesystem non supporta i link.
1052 \item \texttt{ENAMETOOLONG} uno dei pathname è troppo lungo.
1053 \item \texttt{ENOENT} Uno dei componenti del pathname non esiste o è un link
1055 \item \texttt{ENOMEM} il kernel non ha a disposizione memoria sufficiente a
1056 completare l'operazione.
1057 \item \texttt{EROFS} I file sono su un filesystem montato in sola lettura.
1058 \item \texttt{ELOOP} Ci sono troppi link simbolici nella risoluzione del
1060 \item \texttt{ENOSPC} Il device di destinazione non ha più spazio per la
1065 \subsection{I link simbolici}
1066 \label{sec:fileintr_symlink}
1068 Siccome la funzione \texttt{link} crea riferimenti agli inodes, essa può
1069 funzionare soltanto per file che risiedono sullo stesso filesystem, dato che
1070 in questo caso è garantita l'unicità dell'inode, e solo per un filesystem di
1071 tipo unix. Inoltre in Linux non è consentito eseguire un link diretto ad una
1074 Per ovviare a queste limitazioni i sistemi unix supportano un'altra forma di
1075 link (i cosiddetti \textit{soft link} o \textit{symbolic link}), che sono,
1076 come avviene in altri sistemi operativi, dei file che contengono il
1077 semplicemente il riferimento ad un altro file (o directory). In questo modo è
1078 possibile effettuare link anche attraverso filesystem diversi e a directory, e
1079 pure a file che non esistono ancora.
1081 Il sistema funziona in quanto i link simbolici sono contrassegnati come tali
1082 al kernel (analogamente a quanto avviene per le directory) per cui la chiamata
1083 ad una \texttt{open} o una \texttt{stat} su un link simbolico comporta la
1084 lettura del contenuto del medesimo e l'applicazione della funzione al file
1085 specificato da quest'ultimo. Invece altre funzioni come quelle per cancellare
1086 o rinominare i file operano direttamente sul link simbolico (per l'elenco vedi
1087 \ntab). Inoltre esistono funzioni apposite, come la \texttt{readlink} e la
1088 \texttt{lstat} per accedere alle informazioni del link invece che a quelle del
1089 file a cui esso fa riferimento.
1091 Le funzioni per operare sui link simbolici sono le seguenti, esse sono tutte
1092 dichiarate nell'header file \texttt{unistd.h}.
1094 \begin{prototype}{unistd.h}
1095 {int symlink(const char * oldname, const char * newname)}
1096 Crea un nuovo link simbolico al file indicato da \texttt{oldname} dandogli
1097 nome \texttt{newname}.
1099 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
1100 di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i codici di
1101 errore standard di accesso ai file (trattati in dettaglio in
1102 \secref{sec:filedir_access_control}) ai quali si aggiungono i seguenti:
1104 \item \texttt{EEXIST} Un file (o una directory) con quel nome esiste di
1106 \item \texttt{EROFS} La directory su cui si vuole inserire il nuovo link è
1107 su un filesystem montato readonly.
1108 \item \texttt{ENOSPC} La directory o il filesystem in cui si vuole creare il
1109 link è piena e non c'è ulteriore spazio disponibile.
1110 \item \texttt{ELOOP} Ci sono troppi link simbolici nella risoluzione di
1111 \texttt{oldname} o di \texttt{newname}.
1115 Dato che la funzione \texttt{open} segue i link simbolici, è necessaria usare
1116 un'altra funzione quando si vuole leggere il contenuto di un link simbolico,
1117 questa funzione è la:
1119 \begin{prototype}{unistd.h}
1120 {int readlink(const char * path, char * buff, size\_t size)}
1121 Legge il contenuto del link simbolico indicato da \texttt{path} nel buffer
1122 \texttt{buff} di dimensione \texttt{size}. Non chiude la stringa con un
1123 carattere nullo e la tronca a \texttt{size} nel caso il buffer sia troppo
1124 piccolo per contenerla.
1126 La funzione restituisce il numero di caratteri letti dentro \texttt{buff} o
1127 -1 per un errore, in caso di errore. La variabile \texttt{errno} viene
1128 settata secondo i codici di errore:
1130 \item \texttt{EEXIST} Un file (o una directory) con quel nome esiste di
1132 \item \texttt{EROFS} La directory su cui si vuole inserire il nuovo link è
1133 su un filesystem montato readonly.
1134 \item \texttt{ENOSPC} La directory o il filesystem in cui si vuole creare il
1135 link è piena e non c'è ulteriore spazio disponibile.
1139 In \ntab\ si è riportato un elenco dei comportamenti delle varie funzioni che
1140 operano sui file rispetto ai link simbolici; specificando quali seguono il
1141 link simbolico e quali possono operare direttamente sul suo contenuto.
1145 \begin{tabular}[c]{|l|c|c|}
1147 Funzione & Segue il link & Non segue il link \\
1150 \func{access} & $\bullet$ & \\
1151 \func{chdir} & $\bullet$ & \\
1152 \func{chmod} & $\bullet$ & \\
1153 \func{chown} & & $\bullet$ \\
1154 \func{creat} & $\bullet$ & \\
1155 \func{exec} & $\bullet$ & \\
1156 \func{lchown} & $\bullet$ & $\bullet$ \\
1158 \func{lstat} & & $\bullet$ \\
1159 \func{mkdir} & $\bullet$ & \\
1160 \func{mkfifo} & $\bullet$ & \\
1161 \func{mknod} & $\bullet$ & \\
1162 \func{open} & $\bullet$ & \\
1163 \func{opendir} & $\bullet$ & \\
1164 \func{pathconf} & $\bullet$ & \\
1165 \func{readlink} & & $\bullet$ \\
1166 \func{remove} & & $\bullet$ \\
1167 \func{rename} & & $\bullet$ \\
1168 \func{stat} & $\bullet$ & \\
1169 \func{truncate} & $\bullet$ & \\
1170 \func{unlink} & & $\bullet$ \\
1173 \caption{Uso dei link simbolici da parte di alcune funzioni.}
1174 \label{tab:filedir_symb_effect}
1176 si noti che non si è specificato il comportamento delle funzioni che operano
1177 con i file descriptor, in quanto la gestione del link simbolico viene in
1178 genere effettuata dalla funzione che restituisce il file descriptor
1179 (normalmente la \func{open}).
1183 \includegraphics[width=5cm]{img/link_loop.eps}
1184 \caption{Esempio di loop nel filesystem creato con un link simbolico.}
1185 \label{fig:filedir_link_loop}
1188 Un caso comune che si può avere con i link simbolici è la creazione dei
1189 cosiddetti \textit{loop}. La situazione è illustrata in \curfig, che riporta
1190 la struttura della directory \file{/boot}. Come si vede si è creato al suo
1191 interno un link simbolico che punta di nuovo a \file{/boot}\footnote{Questo
1192 tipo di loop è stato effettuato per poter permettere a \cmd{grub} (un
1193 bootloader estremamente avanzato in grado di accedere direttamente
1194 attraverso vari filesystem al file da lanciare come sistema operativo) di
1195 vedere i file in questa directory, che è montata su una partizione separata
1196 (e che grub vedrebbe come radice), con lo stesso path con cui verrebbero
1197 visti dal sistema operativo.}.
1199 Questo può causare problemi per tutti quei programmi che effettuano lo scan di
1200 una directory senza tener conto dei link simbolici, ad esempio se lanciassimo
1201 un comando del tipo \cmd{grep -r linux *}, il loop nella directory porterebbe
1202 il comando ad esaminare \file{/boot}, \file/{boot/boot}, \file/{boot/boot/boot}
1203 e così via, fino a generare un errore (che poi è \macro{ELOOP}) quando viene
1204 superato il numero massimo di link simbolici consentiti (uno dei limiti del
1205 sistema, posto proprio per poter uscire da questo tipo di situazione).
1207 Un secondo punto da tenere presente è che un link simbolico può essere fatto
1208 anche ad un file che non esiste; ad esempio possiamo creare un file temporaneo
1209 nella nostra directory con un link del tipo:
1211 $ln -s /tmp/tmp_file temporaneo
1213 ma anche se \file{/tmp/tmp\_file} non esiste. Aprendo in scrittura
1214 \file{temporaneo} questo verrà scritto; ma se cercassimo di accederlo in sola
1215 lettura (ad esempio con \cmd{cat}) otterremmo:
1218 cat: prova: No such file or directory
1220 con un errore che sembra sbagliato, dato \cmd{ls} ci mostrerebbe l'esistenza
1221 di \file{temporaneo}.
1224 \subsection{Le funzioni \texttt{mkdir} e \texttt{rmdir}}
1225 \label{sec:filedir_dir_creat_rem}
1227 Per creare una nuova directory si può usare la seguente funzione, omonima
1228 dell'analogo comando di shell \texttt{mkdir}; per accedere ai tipi usati
1229 programma deve includere il file \texttt{sys/types.h}.
1231 \begin{prototype}{sys/stat.h}
1232 {int mkdir (const char * dirname, mode\_t mode)}
1233 Questa funzione crea una nuova directory vuota con il nome indicato da
1234 \var{dirname}, assegnandole i permessi indicati da \var{mode}. Il nome
1235 può essere indicato con il pathname assoluto o relativo.
1237 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
1238 di errore \texttt{errno} viene settata secondo i codici di errore standard
1239 di accesso ai file (trattati in dettaglio in
1240 \secref{sec:filedir_access_control}) ai quali si aggiungono i seguenti:
1242 \item \texttt{EACCESS}
1243 Non c'è il permesso di scrittura per la directory in cui si vuole inserire
1245 \item \texttt{EEXIST} Un file (o una directory) con quel nome esiste di già.
1246 \item \texttt{EMLINK} La directory in cui si vuole creare la nuova directory
1247 contiene troppi file. Sotto Linux questo normalmente non avviene perché il
1248 filesystem standard consente la creazione di un numero di file maggiore di
1249 quelli che possono essere contenuti nell'hard-disk, ma potendo avere a che
1250 fare anche con filesystem di altri sistemi questo errore può presentarsi.
1251 \item \texttt{ENOSPC} Non c'è abbastanza spazio sul file system per creare
1253 \item \texttt{EROFS} La directory su cui si vuole inserire la nuova
1254 directory è su un filesystem montato readonly.
1259 \subsection{Accesso alle directory}
1260 \label{sec:filedir_dir_read}
1262 Benché le directory siano oggetti del filesystem come tutti gli altri non ha
1263 ovviamente senso aprirle come fossero dei file di dati. Può però essere utile
1264 poterne leggere il contenuto ad esempio per fare la lista dei file che esse
1265 contengono o ricerche sui medesimi.
1267 Per accedere al contenuto delle directory si usano i cosiddetti
1268 \textit{directory streams} (chiamati così per l'analogia con i file stream);
1269 la funzione \texttt{opendir} apre uno di questi stream e la funzione
1270 \texttt{readdir} legge il contenuto della directory, i cui elementi sono le
1271 \textit{directory entries} (da distinguersi da quelle della cache di cui
1272 parlavamo in \secref{sec:fileintr_vfs}) in una opportuna struttura
1273 \texttt{struct dirent}.
1276 \subsection{La directory di lavoro}
1277 \label{sec:filedir_work_dir}
1279 A ciascun processo è associato ad una directory nel filesystem che è chiamata
1280 directory corrente o directory di lavoro (\textit{current working directory})
1281 che è quella a cui si fa riferimento quando un filename è espresso in forma
1282 relativa (relativa appunto a questa directory).
1284 Quando un utente effettua il login questa directory viene settata alla
1285 cosiddetta \textit{home directory} del suo account, il comando \texttt{cd}
1286 della shell consente di cambiarla a piacere, spostandosi da una directory ad
1287 un'altra. Siccome la directory corrente resta la stessa quando viene creato
1288 un processo figlio, la directory corrente della shell diventa anche la
1289 directory corrente di qualunque comando da essa lanciato.
1291 Le funzioni qui descritte servono esaminare e cambiare la directory di lavoro
1294 \begin{prototype}{unistd.h}{char * getcwd (char * buffer, size\_t size)}
1295 Restituisce il filename completo della directory di lavoro corrente nella
1296 stringa puntata da \texttt{buffer}, che deve essere precedentemente
1297 allocata, per una dimensione massima di \texttt{size}. Si può anche
1298 specificare un puntatore nullo come \textit{buffer}, nel qual caso la
1299 stringa sarà allocata automaticamente per una dimensione pari a
1300 \texttt{size} qualora questa sia diversa da zero, o della lunghezza esatta
1301 del pathname altrimenti. In questo caso si deve ricordare di disallocare la
1302 stringa una volta cessato il suo utilizzo.
1304 La funzione restituisce il puntatore \texttt{buffer} se riesce,
1305 \texttt{NULL} se fallisce, in quest'ultimo caso la variabile
1306 \texttt{errno} è settata con i seguenti codici di errore:
1308 \item \texttt{EINVAL} L'argomento \texttt{size} è zero e \texttt{buffer} non
1310 \item \texttt{ERANGE} L'argomento \texttt{size} è più piccolo della
1311 lunghezza del pathname.
1312 \item \texttt{EACCESS} Manca il permesso di lettura o di ricerca su uno dei
1313 componenti del pathname (cioè su una delle directory superiori alla
1318 Di questa funzione esiste una versione \texttt{char * getwd(char * buffer)}
1319 fatta per compatibilità all'indietro con BSD, che non consente di specificare
1320 la dimensione del buffer; esso deve essere allocato in precedenza ed avere una
1321 dimensione superiore a \texttt{PATH\_MAX} (di solito 256 bytes, vedi
1322 \secref{sec:xxx_limits}; il problema è che in Linux non esiste una dimensione
1323 superiore per un pathname, per cui non è detto che il buffer sia sufficiente a
1324 contenere il nome del file, e questa è la ragione principale per cui questa
1325 funzione è deprecata.
1327 Una seconda funzione simile è \texttt{char * get\_current\_dir\_name(void)}
1328 che è sostanzialmente equivalente ad una \texttt{getcwd(NULL, 0)}, con la sola
1329 differenza che essa ritorna il valore della variabile di ambiente
1330 \texttt{PWD}, che essendo costruita dalla shell può contenere anche dei
1331 riferimenti simbolici.
1333 Come già detto in unix anche le directory sono file, è possibile pertanto
1334 riferirsi ad esse tramite il file descriptor dell'interfaccia a basso livello,
1335 e non solo tramite il filename; per questo motivo ci sono due diverse funzioni
1336 per cambiare directory di lavoro.
1338 \begin{prototype}{unistd.h}{int chdir (const char * pathname)}
1339 Come dice il nome (che significa \textit{change directory}) questa funzione
1340 serve a cambiare la directory di lavoro a quella specificata dal pathname
1341 contenuto nella stringa \texttt{pathname}.
1344 \begin{prototype}{unistd.h}{int fchdir (int filedes)}
1345 Analoga alla precedente, ma usa un file descriptor invece del pathname.
1347 Entrambe le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per un
1348 errore, in caso di errore \texttt{errno} viene settata secondo i codici di
1349 errore standard di accesso ai file (trattati in dettaglio in
1350 \secref{sec:filedir_access_control}) ai quali si aggiunge il codice
1351 \texttt{ENOTDIR} nel caso il \texttt{filename} indichi un file che non sia