Correzioni ortografiche

[gapil.git] / filedir.tex

\chapter{File e directory}
\label{cha:files_and_dirs}

In questo capitolo tratteremo in dettaglio le modalità con cui si gestiscono
file e directory, iniziando dalle funzioni di libreria che si usano per
copiarli, spostarli e cambiarne i nomi. Esamineremo poi l'interfaccia che
permette la manipolazione dei vari attributi di file e directory ed alla
fine faremo una trattazione dettagliata su come è strutturato il sistema base
di protezioni e controllo di accesso ai file e sulle funzioni che ne
permettono la gestione. Tutto quello che riguarda invece la manipolazione del
contenuto dei file è lasciato ai capitoli successivi.



\section{La gestione di file e directory}

Come già accennato in \secref{sec:file_filesystem} in un sistema unix-like la
gestione dei file ha delle caratteristiche specifiche che derivano
direttamente dall'architettura del sistema; in questa sezione esamineremo le
funzioni usate per manipolazione nel filesytem di file e directory, per la
creazione di link simbolici e diretti, per la gestione e la lettura delle
directory; il tutto mettendo in evidenza le conseguenze della struttura
standard della gestione dei file in un sistema unix-like, già accennate al
capitolo precedente.


\subsection{Le funzioni \func{link} e \func{unlink}}
\label{sec:file_link}

Una caratteristica comune a diversi sistemi operativi è quella di poter creare
dei nomi fittizi (come gli alias del MacOS o i collegamenti di Windows) che
permettono di fare riferimento allo stesso file chiamandolo con nomi diversi
o accedendovi da directory diverse.

Questo è possibile anche in ambiente unix, dove tali collegamenti sono
usualmente chiamati \textit{link}; ma data la struttura del sistema di
gestione dei file (ed in particolare quanto trattato in
\secref{sec:file_architecture}) ci sono due metodi sostanzialmente diversi per
fare questa operazione.

Come spiegato in \secref{sec:file_filesystem} l'accesso al contenuto di
un file su disco avviene attraverso il suo inode, e il nome che si trova in
una directory è solo una etichetta associata ad un puntatore a che fa
riferimento al suddetto inode.

Questo significa che la realizzazione di un link è immediata in quanto uno
stesso file può avere tanti nomi diversi allo stesso tempo, dati da
altrettante diverse associazioni allo stesso inode; si noti poi che nessuno di
questi nomi viene ad assumere una particolare preferenza rispetto agli altri.

Per aggiungere un nome ad un inode si utilizza la funzione \func{link}; si
suole chiamare questo tipo di associazione un collegamento diretto (o
\textit{hard link}).  Il prototipo della funzione e le sue caratteristiche
principali, come risultano dalla man page, sono le seguenti:
\begin{prototype}{unistd.h}
{int link(const char *oldpath, const char *newpath)}
  Crea un nuovo collegamento diretto al file indicato da \var{oldpath}
  dandogli nome \var{newpath}.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 in
    caso di errore. La variabile \var{errno} viene settata
    opportunamente, i principali codici di errore sono:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EXDEV}] \var{oldpath} e \var{newpath} non sono sullo
    stesso filesystem.
  \item[\macro{EPERM}] il filesystem che contiene \var{oldpath} e
    \macro{newpath} non supporta i link diretti o è una directory.
  \item[\macro{EEXIST}] un file (o una directory) con quel nome esiste di
    già.
  \item[\macro{EMLINK}] ci sono troppi link al file \var{oldpath} (il
    numero massimo è specificato dalla variabile \macro{LINK\_MAX}, vedi
    \secref{sec:sys_limits}).
  \end{errlist}
  ed inoltre \macro{EACCES}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOTDIR},
  \macro{EFAULT}, \macro{ENOMEM}, \macro{EROFS}, \macro{ELOOP},
  \macro{ENOSPC}, \macro{EIO}.}
\end{prototype}

La creazione di un nuovo collegamento diretto non copia il contenuto del file,
ma si limita a creare una voce nella directory specificata con \var{newpath} e
ad aumentare di uno il numero di referenze al file (riportato nel campo
\var{st\_nlink} della struttura \var{stat}, vedi \secref{sec:file_stat})
aggiungendo il nuovo nome ai precedenti. Si noti che uno stesso file può
essere così chiamato con vari nomi in diverse directory.
 
Per quanto dicevamo in \secref{sec:file_filesystem} la creazione di un
collegamento diretto è possibile solo se entrambi i pathname sono nello stesso
filesystem; inoltre il filesystem deve supportare i collegamenti diretti (il
meccanismo non è disponibile ad esempio con il filesystem \acr{vfat} di
Windows). 

La funzione inoltre opera sia sui file ordinari che sugli altri oggetti del
filesystem, con l'eccezione delle directory. In alcuni versioni di unix solo
l'amministratore è in grado di creare un collegamento diretto ad un'altra
directory, questo viene fatto perché con una tale operazione è possibile
creare dei circoli nel filesystem (vedi l'esempio mostrato in
\secref{sec:file_symlink}, dove riprenderemo il discorso) che molti programmi
non sono in grado di gestire e la cui rimozione diventerebbe estremamente
complicata (in genere per questo tipo di errori occorre far girare il
programma \cmd{fsck} per riparare il filesystem).

Data la pericolosità di questa operazione e la disponibilità dei link
simbolici che possono fornire la stessa funzionalità senza questi problemi,
nei filesystem usati in Linux questa caratteristica è stata completamente
disabilitata, e al tentativo di creare un link diretto ad una directory la
funzione restituisce l'errore \macro{EPERM}.

La rimozione di un file (o più precisamente della voce che lo referenzia
all'interno di una directory) si effettua con la funzione \func{unlink}; il
suo prototipo è il seguente:
\begin{prototype}{unistd.h}{int unlink(const char *pathname)}
  Cancella il nome specificato dal pathname nella relativa directory e
  decrementa il numero di riferimenti nel relativo inode. Nel caso di link
  simbolico cancella il link simbolico; nel caso di socket, fifo o file di
  dispositivo rimuove il nome, ma come per i file i processi che hanno aperto
  uno di questi oggetti possono continuare ad utilizzarlo.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso il file non viene toccato. La variabile
    \var{errno} viene settata secondo i seguenti codici di errore:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EISDIR}] \var{pathname} si riferisce ad una directory
    (valore specifico ritornato da Linux che non consente l'uso di
    \var{unlink} con le directory, e non conforme allo standard POSIX, che
    prescrive invece l'uso di \macro{EPERM} in caso l'operazione non sia
    consentita o il processo non abbia privilegi sufficienti).
  \item[\macro{EROFS}] \var{pathname} è su un filesystem montato in sola
  lettura.
  \item[\macro{EISDIR}] \var{pathname} fa riferimento a una directory.
  \end{errlist}
  ed inoltre: \macro{EACCES}, \macro{EFAULT}, \macro{ENOENT}, \macro{ENOTDIR},
  \macro{ENOMEM}, \macro{EROFS}, \macro{ELOOP}, \macro{EIO}.}
\end{prototype}

Per cancellare una voce in una directory è necessario avere il permesso di
scrittura su di essa (dato che si va a rimuovere una voce dal suo contenuto) e
il diritto di esecuzione sulla directory che la contiene (torneremo in
dettaglio sui permessi e gli attributi in \secref{sec:file_access_control}),
se inoltre lo \textit{sticky} bit è settato occorrerà anche essere proprietari
del file o proprietari della directory (o root, per cui nessuna delle
restrizioni è applicata).

Una delle caratteristiche di queste funzioni è che la creazione/rimozione
della nome dalla directory e l'incremento/decremento del numero di riferimenti
nell'inode deve essere una operazione atomica (si veda
\secref{sec:proc_atom_oper}), per questo entrambe queste funzioni sono
realizzate tramite una singola system call.

Si ricordi infine che il file non viene eliminato dal disco fintanto che tutti
i riferimenti ad esso sono stati cancellati, solo quando il \textit{link
  count} mantenuto nell'inode diventa zero lo spazio occupato viene rimosso. A
questo però si aggiunge una altra condizione, e cioè che non ci siano processi
che abbiano detto file aperto.  

Questa proprietà viene spesso usata per essere sicuri di non lasciare file
temporanei su disco in caso di crash dei programmi; la tecnica è quella di
aprire il file e chiamare \func{unlink} subito dopo, in questo modo il
contenuto del file è sempre disponibile all'interno del processo attraverso il
suo file descriptor (vedi \secref{sec:file_fd}) fintanto che il processo non
chiude il file, ma non ne resta traccia in nessuna directory, e lo spazio
occupato su disco viene immediatamente rilasciato alla conclusione del
processo (quando tutti i file vengono chiusi).


\subsection{Le funzioni \func{remove} e \func{rename}}
\label{sec:file_remove}

Al contrario di quanto avviene con altri unix in Linux non è possibile usare
\func{unlink} sulle directory; per cancellare una directory si può usare la
funzione \func{rmdir} (vedi \secref{sec:file_dir_creat_rem}), oppure la
funzione \func{remove}. Questa è la funzione prevista dallo standard ANSI C
per cancellare un file o una directory (e funziona anche per i sistemi che non
supportano i link diretti). Per i file è identica a \func{unlink} e per le
directory è identica a \func{rmdir}:
\begin{prototype}{stdio.h}{int remove(const char *pathname)}
  Cancella un nome dal filesystem. Usa \func{unlink} per i file e
  \func{rmdir} per le directory.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso il file non viene toccato. Per i codici di
    errore vedi quanto riportato nelle descrizioni di \func{unlink} e
    \func{rmdir}.}
\end{prototype}

Per cambiare nome ad un file o a una directory (che devono comunque essere
nello stesso filesystem) si usa invece la funzione \func{rename}\footnote{la
  funzione è definita dallo standard ANSI C solo per i file, POSIX estende la
  funzione anche alle directory}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{stdio.h}
  {int rename(const char *oldpath, const char *newpath)} 
  
  Rinomina \var{oldpath} in \var{newpath}, eseguendo se necessario lo
  spostamento di un file fra directory diverse. Eventuali altri link diretti
  allo stesso file non vengono influenzati.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso il file non viene toccato. La variabile
    \var{errno} viene settata secondo i seguenti codici di errore:
  \begin{errlist} 
  \item[\macro{EISDIR}] \var{newpath} è una directory mentre \var{oldpath} non
    è una directory.
  \item[\macro{EXDEV}] \var{oldpath} e \var{newpath} non sono sullo stesso
    filesystem.
  \item[\macro{ENOTEMPTY}] \var{newpath} è una directory già esistente e non
    vuota.
  \item[\macro{EBUSY}] o \var{oldpath} o \var{newpath} sono in uso da parte di
    qualche processo (come directory di lavoro o come radice) o del sistema
    (come mount point).
  \item[\macro{EINVAL}] \var{newpath} contiene un prefisso di \var{oldpath} o
    più in generale si è cercato di creare una directory come sottodirectory
    di se stessa.
  \item[\macro{ENOTDIR}] Uno dei componenti dei pathname non è una directory o
    \var{oldpath} è una directory e \var{newpath} esiste e non è una
    directory.
  \end{errlist} 
  ed inoltre \macro{EACCESS}, \macro{EPERM}, \macro{EMLINK}, \macro{ENOENT},
  \macro{ENOMEM}, \macro{EROFS}, \macro{ELOOP} e \macro{ENOSPC}.}
\end{prototype}

Il comportamento della funzione è diverso a seconda che si voglia rinominare
un file o una directory; se ci riferisce a un file allora \var{newpath}, se
esiste, non deve essere una directory (altrimenti si ha l'errore
\macro{EISDIR}). Nel caso \var{newpath} indichi un file esistente questo viene
cancellato e rimpiazzato (atomicamente).

Se \var{oldpath} è una directory allora \var{newpath} se esiste deve essere
una directory vuota, altrimenti si avranno gli errori \macro{ENOTDIR} (se non
è una directory) o \macro{ENOTEMPTY} (se non è vuota). Chiaramente
\var{newpath} non può contenere \var{oldpath} altrimenti si avrà un errore
\macro{EINVAL}.

Se \var{oldpath} si riferisce a un link simbolico questo sarà rinominato; se
\var{newpath} è un link simbolico verrà cancellato come qualunque altro file.
Infine qualora \var{oldpath} e \var{newpath} siano due nomi dello stesso file
lo standard POSIX prevede che la funzione non dia errore, e non faccia nulla,
lasciando entrambi i nomi; Linux segue questo standard, anche se come fatto
notare dal manuale delle glibc, il comportamento più ragionevole sarebbe
quello di cancellare \var{oldpath}.

Il vantaggio nell'uso di questa funzione al posto della chiamata successiva di
\func{link} e \func{unlink} è che l'operazione è eseguita atomicamente, non
può esistere cioè nessun istante in cui un altro processo può trovare attivi
entrambi i nomi dello stesso file, o, in caso di sostituzione di un file
esistente, non trovare quest'ultimo prima che la sostituzione sia stata
eseguita.

In ogni caso se \var{newpath} esiste e l'operazione fallisce per un qualche
motivo (come un crash del kernel), \func{rename} garantisce di lasciare
presente una istanza di \var{newpath}, tuttavia nella sovrascrittura potrà
esistere una finestra in cui sia \var{oldpath} che \var{newpath} fanno
riferimento allo stesso file.


\subsection{I link simbolici}
\label{sec:file_symlink}

Come abbiamo visto in \secref{sec:file_link} la funzione \func{link} crea
riferimenti agli inodes, pertanto può funzionare soltanto per file che
risiedono sullo stesso filesystem e solo per un filesystem di tipo unix.
Inoltre abbiamo visto che in Linux non è consentito eseguire un link diretto
ad una directory.

Per ovviare a queste limitazioni i sistemi unix supportano un'altra forma di
link (i cosiddetti \textit{soft link} o \textit{symbolic link}), che sono,
come avviene in altri sistemi operativi, dei file speciali che contengono il
semplicemente il riferimento ad un altro file (o directory). In questo modo è
possibile effettuare link anche attraverso filesystem diversi, a file posti in
filesystem che non supportano i link diretti, a delle directory, e anche a
file che non esistono ancora.

Il sistema funziona in quanto i link simbolici sono contrassegnati come tali
al kernel (analogamente a quanto avviene per le directory) per cui per alcune
funzioni di libreria (come \func{open} o \func{stat}) dare come parametro un
link simbolico comporta l'applicazione della funzione al file da esso
specificato. La funzione che permette di creare un nuovo link simbolico è
\func{symlink}; il suo prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}
  {int symlink(const char *oldpath, const char *newpath)} 
  Crea un nuovo link simbolico di nome \param{newpath} il cui contenuto è
  \param{oldpath}.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso la variabile \var{errno} restituisce i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EPERM}] il filesystem che contiene \param{newpath} non supporta i
    link simbolici.
  \item[\macro{ENOENT}] una componente di \param{newpath} non esiste o
    \param{oldpath} è una stringa vuota.
  \item[\macro{EEXIST}] esiste già un file \param{newpath}.
  \item[\macro{EROFS}] \param{newpath} è su un filesystem montato in sola
    lettura.
  \end{errlist}
  ed inoltre \macro{EFAULT}, \macro{EACCES}, \macro{ENAMETOOLONG},
  \macro{ENOTDIR}, \macro{ENOMEM}, \macro{ELOOP}, \macro{ENOSPC} e
  \macro{EIO}.}
\end{prototype}

Si tenga presente che la funzione non effettua nessun controllo sull'esistenza
di un file di nome \param{oldpath}, ma si limita ad inserire quella stringa
nel link simbolico. Pertanto un link simbolico può anche riferirsi ad un file
che non esiste: quello che viene chiamato un \textit{dangling link},
letteralmente \textsl{link ciondolante}.


Come accennato i link simbolici sono risolti automaticamente dal kernel
all'invocazione delle varie system call; in \ntab\ si è riportato un elenco
dei comportamenti delle varie funzioni di libreria che operano sui file nei
confronti della risoluzione dei link simbolici, specificando quali seguono il
link simbolico e quali invece possono operare direttamente sul suo contenuto.
\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|l|c|c|}
    \hline
    \textbf{Funzione} & \textbf{Segue il link} & \textbf{Non segue il link} \\
    \hline 
    \hline 
    \func{access}   & $\bullet$ &           \\
    \func{chdir}    & $\bullet$ &           \\
    \func{chmod}    & $\bullet$ &           \\
    \func{chown}    &           & $\bullet$ \\
    \func{creat}    & $\bullet$ &           \\
    \func{exec}     & $\bullet$ &           \\
    \func{lchown}   & $\bullet$ & $\bullet$ \\
    \func{link}     &           &           \\
    \func{lstat}    &           & $\bullet$ \\
    \func{mkdir}    & $\bullet$ &           \\
    \func{mkfifo}   & $\bullet$ &           \\
    \func{mknod}    & $\bullet$ &           \\
    \func{open}     & $\bullet$ &           \\
    \func{opendir}  & $\bullet$ &           \\
    \func{pathconf} & $\bullet$ &           \\
    \func{readlink} &           & $\bullet$ \\
    \func{remove}   &           & $\bullet$ \\
    \func{rename}   &           & $\bullet$ \\
    \func{stat}     & $\bullet$ &           \\
    \func{truncate} & $\bullet$ &           \\
    \func{unlink}   &           & $\bullet$ \\
    \hline 
  \end{tabular}
  \caption{Uso dei link simbolici da parte di alcune funzioni.}
  \label{tab:file_symb_effect}
\end{table}

Si noti che non si è specificato il comportamento delle funzioni che operano
con i file descriptor, in quanto la risoluzione del link simbolico viene in
genere effettuata dalla funzione che restituisce il file descriptor
(normalmente la \func{open}) e tutte le operazioni seguenti fanno riferimento
solo a quest'ultimo.

Dato che, come indicato in \tabref{tab:file_symb_effect}, funzioni come la
\func{open} seguono i link simbolici, occorrono funzioni apposite per accedere
alle informazioni del link invece che a quelle del file a cui esso fa
riferimento. Quando si vuole leggere il contenuto di un link simbolico si usa
la funzione \func{readlink}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}
{int readlink(const char *path, char *buff, size\_t size)} 
  Legge il contenuto del link simbolico indicato da \var{path} nel buffer
  \var{buff} di dimensione \var{size}.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce il numero di caratteri letti dentro
    \var{buff} o -1 per un errore, nel qual caso la variabile
    \var{errno} viene settata a:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EINVAL}] \var{file} non è un link simbolico o \var{size} non è
    positiva. 
  \item[\macro{EROFS}] La directory su cui si vuole inserire il nuovo link è
    su un filesystem montato in sola lettura.
  \item[\macro{ENOSPC}] La directory o il filesystem in cui si vuole creare il
    link è piena e non c'è ulteriore spazio disponibile.
  \end{errlist}
  ed inoltre \macro{ENOTDIR}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
  \macro{EACCES}, \macro{ELOOP}, \macro{EIO}, \macro{EFAULT} e
  \macro{ENOMEM}.}
\end{prototype}

La funzione apre il link simbolico, ne legge il contenuto, lo scrive nel
buffer, e lo richiude. Si tenga presente che la funzione non termina la
stringa con un carattere nullo e la tronca alla dimensione specificata da
\var{size} per evitare di sovrascrivere oltre le dimensioni del buffer.


\begin{figure}[htb]
  \centering
  \includegraphics[width=5cm]{img/link_loop}
  \caption{Esempio di loop nel filesystem creato con un link simbolico.}
  \label{fig:file_link_loop}
\end{figure}

Un caso comune che si può avere con i link simbolici è la creazione dei
cosiddetti \textit{loop}. La situazione è illustrata in \curfig, che riporta
la struttura della directory \file{/boot}. Come si vede si è creato al suo
interno un link simbolico che punta di nuovo a \file{/boot}\footnote{Questo
  tipo di loop è stato effettuato per poter permettere a \cmd{grub} (un
  bootloader estremamente avanzato in grado di accedere direttamente
  attraverso vari filesystem al file da lanciare come sistema operativo) di
  vedere i file in questa directory, che è montata su una partizione separata
  (e che grub vedrebbe come radice), con lo stesso path con cui verrebbero
  visti dal sistema operativo.}. 

Questo può causare problemi per tutti quei programmi che effettuano la
scansione di una directory senza tener conto dei link simbolici, ad esempio se
lanciassimo un comando del tipo \cmd{grep -r linux *}, il loop nella directory
porterebbe il comando ad esaminare \file{/boot}, \file{/boot/boot},
\file{/boot/boot/boot} e così via.

Per questo motivo il kernel e le librerie prevedono che nella risoluzione di
un pathname possano essere seguiti un numero limitato di link simbolici, il
cui valore limite è specificato dalla costante \macro{MAXSYMLINKS}; qualora
questo limite venga superato viene generato un errore ed \var{errno} viene
settata al valore \macro{ELOOP}.

Un punto da tenere sempre presente è il fatto che un link simbolico può fare
riferimento anche ad un file che non esiste; ad esempio possiamo creare un
file temporaneo nella nostra directory con un link del tipo:
\begin{verbatim}
$ ln -s /tmp/tmp_file temporaneo
\end{verbatim}%$
anche se \file{/tmp/tmp\_file} non esiste. Questo può generare confusione, in
quanto aprendo in scrittura \file{temporaneo} verrà creato
\file{/tmp/tmp\_file} e scritto; ma accedendo in sola lettura a
\file{temporaneo}, ad esempio con \cmd{cat}, otterremmo:
\begin{verbatim}
$ cat temporaneo
cat: temporaneo: No such file or directory
\end{verbatim}%$
con un errore che può sembrare sbagliato, dato che invece \cmd{ls} ci
mostrerebbe l'esistenza di \file{temporaneo}.


\subsection{La creazione e la cancellazione delle directory} 
\label{sec:file_dir_creat_rem}

Per creare e cancellare delle directory si usano le due funzioni (omonime
degli analoghi comandi di shell) \func{mkdir} e \func{rmdir}.  Per poter
accedere ai tipi usati da queste funzioni si deve includere il file
\file{sys/types.h}, il prototipo della prima è:
\begin{prototype}{sys/stat.h}
  {int mkdir(const char *dirname, mode\_t mode)} 
  Crea una nuova directory vuota con il nome indicato da \var{dirname},
  assegnandole i permessi indicati da \var{mode}. Il nome può essere indicato
  con il pathname assoluto o relativo.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EEXIST}] Un file (o una directory) con quel nome esiste di già. 
  \item[\macro{EACCESS}] 
    Non c'è il permesso di scrittura per la directory in cui si vuole inserire
    la nuova directory.
  \item[\macro{EMLINK}] La directory in cui si vuole creare la nuova directory
    contiene troppi file. Sotto Linux questo normalmente non avviene perché il
    filesystem standard consente la creazione di un numero di file maggiore di
    quelli che possono essere contenuti nel disco, ma potendo avere a che
    fare anche con filesystem di altri sistemi questo errore può presentarsi.
  \item[\macro{ENOSPC}] Non c'è abbastanza spazio sul file system per creare
    la nuova directory o si è esaurita la quota disco dell'utente.
  \end{errlist}
  ed inoltre anche \macro{EPERM}, \macro{EFAULT}, \macro{ENAMETOOLONG},
  \macro{ENOENT}, \macro{ENOTDIR}, \macro{ENOMEM}, \macro{ELOOP},
  \macro{EROFS}.}
\end{prototype}
 
La funzione crea una nuova directory vuota (che contiene solo le due voci
standard \file{.} e \file{..}). I permessi di accesso (vedi la trattazione in
\secref{sec:file_access_control}) specificati da \var{mode} (i cui possibili
valori sono riportati in \tabref{tab:file_permission_const}) sono modificati
dalla maschera di creazione dei file (si veda \secref{sec:file_umask}).  La
titolarità della nuova directory è settata secondo quanto riportato in
\secref{sec:file_ownership}.

La seconda funzione serve ad eliminare una directory già vuota (la directory
deve cioè contenere soltanto le due voci standard \file{.} e \file{..}); il
suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/stat.h}{int rmdir(const char *dirname)} 
  Cancella la directory \var{dirname}, che deve essere vuota.  Il nome può
  essere indicato con il pathname assoluto o relativo.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EPERM}] Il filesystem non supporta la cancellazione di
    directory, oppure la directory che contiene \var{dirname} ha lo sticky bit
    settato e l'\textit{effective user id} del processo non corrisponde al
    proprietario della directory. 
  \item[\macro{EACCESS}] Non c'è il permesso di scrittura per la directory che
    contiene la directory che si vuole cancellare, o non c'è il permesso di
    attraversare (esecuzione) una delle directory specificate in
    \var{dirname}.
  \item[\macro{EBUSY}] La directory specificata è la directory di lavoro o la
    radice di qualche processo.
  \item[\macro{ENOTEMPTY}] La directory non è vuota.
  \end{errlist}
  ed inoltre anche \macro{EFAULT}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
  \macro{ENOTDIR}, \macro{ENOMEM}, \macro{ELOOP}, \macro{EROFS}.}
\end{prototype}

La modalità con cui avviene la cancellazione è analoga a quella di
\func{unlink}: fintanto che il numero di link all'inode della directory non
diventa nullo e nessun processo ha la directory aperta lo spazio occupato su
disco non viene rilasciato. Se un processo ha la directory aperta la funzione
rimuove il link all'inode e nel caso sia l'ultimo, pure le voci standard
\file{.} e \file{..}, a questo punto il kernel non consentirà di creare più
nuovi file nella directory.


\subsection{La creazione di file speciali}
\label{sec:file_mknod}

Finora abbiamo parlato esclusivamente di file, directory e link simbolici; in
\secref{sec:file_file_types} abbiamo visto però che il sistema preveda pure
degli altri tipi di file, come i file di dispositivo e le fifo (i socket sono
un caso a parte, che vedremo in \secref{cha:socket_intro}). 

La manipolazione delle caratteristiche di questi filee e la loro cancellazione
può essere effettuata con le stesse funzioni che operano sui file normali; ma
quando li si devono creare sono necessarie delle funzioni apposite. 

\begin{functions}
  \headdecl{sys/types.h}
  \headdecl{sys/stat.h}
  \headdecl{fnctl.h}
  \headdecl{unistd.h}
  \funcdecl{int mknod(const char *pathname, mode\_t mode, dev\_t dev)} 
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EPERM}] Il filesystem non supporta la cancellazione di
    directory, oppure la directory che contiene \var{dirname} ha lo sticky bit
    settato e l'\textit{effective user id} del processo non corrisponde al
    proprietario della directory. 
  \item[\macro{EACCESS}] Non c'è il permesso di scrittura per la directory che
    contiene la directory che si vuole cancellare, o non c'è il permesso di
    attraversare (esecuzione) una delle directory specificate in
    \var{dirname}.
  \item[\macro{EBUSY}] La directory specificata è la directory di lavoro o la
    radice di qualche processo.
  \item[\macro{ENOTEMPTY}] La directory non è vuota.
  \end{errlist}
  ed inoltre anche \macro{EFAULT}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
  \macro{ENOTDIR}, \macro{ENOMEM}, \macro{ELOOP}, \macro{EROFS}.}
\end{functions}


\begin{functions}
  \headdecl{sys/types.h}
  \headdecl{sys/stat.h}
  \funcdecl{int mkfifo(const char *pathname, mode\_t mode)} 
  
  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
    errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EPERM}] Il filesystem non supporta la cancellazione di
    directory, oppure la directory che contiene \var{dirname} ha lo sticky bit
    settato e l'\textit{effective user id} del processo non corrisponde al
    proprietario della directory. 
  \item[\macro{EACCESS}] Non c'è il permesso di scrittura per la directory che
    contiene la directory che si vuole cancellare, o non c'è il permesso di
    attraversare (esecuzione) una delle directory specificate in
    \var{dirname}.
  \item[\macro{EBUSY}] La directory specificata è la directory di lavoro o la
    radice di qualche processo.
  \item[\macro{ENOTEMPTY}] La directory non è vuota.
  \end{errlist}
  ed inoltre anche \macro{EFAULT}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
  \macro{ENOTDIR}, \macro{ENOMEM}, \macro{ELOOP}, \macro{EROFS}.}
\end{functions}




\subsection{Accesso alle directory}
\label{sec:file_dir_read}

Benché le directory siano oggetti del filesystem come tutti gli altri non ha
ovviamente senso aprirle come fossero dei file di dati. Può però essere utile
poterne leggere il contenuto ad esempio per fare la lista dei file che esse
contengono o ricerche sui medesimi. Solo il kernel può scrivere direttamente
in una directory (onde evitare inconsistenze all'interno del filesystem), i
processi devono creare i file usando le apposite funzioni.

Per accedere al contenuto delle directory si usano i cosiddetti
\textit{directory streams} (chiamati così per l'analogia con i file stream di
\capref{che:file_std_interface}); la funzione \func{opendir} apre uno di
questi stream e la funzione \func{readdir} legge il contenuto della directory,
i cui elementi sono le \textit{directory entry} (da distinguersi da quelle
della cache di cui parlavamo in \secref{sec:file_vfs}) in una opportuna
struttura \var{struct dirent}.

(NdA Il resto va scritto!!! É noioso e lo farò più avanti).


\subsection{La directory di lavoro}
\label{sec:file_work_dir}

A ciascun processo è associato ad una directory nel filesystem che è chiamata
directory corrente o directory di lavoro (\textit{current working directory})
che è quella a cui si fa riferimento quando un filename è espresso in forma
relativa, dove il relativa fa riferimento appunto a questa directory.

Quando un utente effettua il login questa directory viene settata alla
\textit{home directory} del suo account. Il comando \cmd{cd} della shell
consente di cambiarla a piacere, spostandosi da una directory ad un'altra, il
comando \cmd{pwd} la stampa sul terminale.  Siccome la directory corrente
resta la stessa quando viene creato un processo figlio (vedi
\secref{sec:proc_fork}), la directory corrente della shell diventa anche la
directory corrente di qualunque comando da essa lanciato.

In genere il kernel tiene traccia per ciascun processo dell'inode della
directory di lavoro corrente, per ottenere il pathname occorre usare una
apposita funzione di libreria,  \func{getcwd}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}{char *getcwd(char *buffer, size\_t size)}
  Restituisce il filename completo della directory di lavoro corrente nella
  stringa puntata da \var{buffer}, che deve essere precedentemente
  allocata, per una dimensione massima di \var{size}.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce il puntatore \var{buffer} se riesce,
    \macro{NULL} se fallisce, in quest'ultimo caso la variabile
    \var{errno} è settata con i seguenti codici di errore:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EINVAL}] L'argomento \var{size} è zero e \var{buffer} non
    è nullo.
  \item[\macro{ERANGE}] L'argomento \var{size} è più piccolo della
    lunghezza del pathname. 
  \item[\macro{EACCESS}] Manca il permesso di lettura o di ricerca su uno dei
    componenti del pathname (cioè su una delle directory superiori alla
    corrente).
  \end{errlist}}
\end{prototype}

Il buffer deve essere sufficientemente lungo da poter contenere il pathname
completo più lo zero di terminazione della stringa. Qualora esso ecceda le
dimensioni specificate con \var{size} la funzione restituisce un errore.  Si
può anche specificare un puntatore nullo come \var{buffer}\footnote{questa è
  una estensione allo standard POSIX.1, supportata da Linux}, nel qual caso la
stringa sarà allocata automaticamente per una dimensione pari a \var{size}
qualora questa sia diversa da zero, o della lunghezza esatta del pathname
altrimenti. In questo caso ci si deve ricordare di disallocare la stringa una
volta cessato il suo utilizzo.

Di questa funzione esiste una versione \code{char *getwd(char *buffer)}
fatta per compatibilità all'indietro con BSD, che non consente di specificare
la dimensione del buffer; esso deve essere allocato in precedenza ed avere una
dimensione superiore a \macro{PATH\_MAX} (di solito 256 byte, vedi
\secref{sec:sys_limits}); il problema è che in Linux non esiste una dimensione
superiore per un pathname, per cui non è detto che il buffer sia sufficiente a
contenere il nome del file, e questa è la ragione principale per cui questa
funzione è deprecata.

Una seconda funzione simile è \code{char *get\_current\_dir\_name(void)} che è
sostanzialmente equivalente ad una \code{getcwd(NULL, 0)}, con la sola
differenza che essa ritorna il valore della variabile di ambiente \macro{PWD},
che essendo costruita dalla shell può contenere anche dei riferimenti
simbolici; nel caso di \func{getcwd} infatti, essendo il pathname ricavato
risalendo all'indietro l'albero della directory, si perderebbe traccia di ogni
passaggio attraverso eventuali pathname.

Altre due funzioni, \func{chdir} e \func{fchdir}, vengono usate, come dice il
nome (che deriva da \textit{change directory}), per cambiare la directory di
lavoro corrente. Dato che anche le directory sono file, è possibile riferirsi
ad esse anche tramite il file descriptor dell'interfaccia a basso livello, e
non solo tramite il filename, i prototipi di queste funzioni sono:
\begin{functions}
  \headdecl{unistd.h} 
  \funcdecl{int chdir(const char *path)} 
  Cambia la directory di lavoro corrente a quella specificata dal pathname
  contenuto nella stringa \var{path}.
  
  \funcdecl{int fchdir(int fd)} Analoga alla precedente, ma usa un file
  descriptor invece del pathname.
  
  \bodydesc{Entrambe le funzioni restituiscono zero in caso di successo
    e -1 per un errore, in caso di errore \var{errno} viene settata per
    \func{chdir} ai valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{ENOTDIR}] Uno dei componenti di \param{path} non è una
    directory.
  \item[\macro{EACCESS}] Manca il permesso di ricerca su uno dei componenti di
    \param{path}.
  \end{errlist}
  ed inoltre \macro{EFAULT}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
  \macro{ENOMEM}, \macro{ELOOP} e \macro{EIO}. Per \func{fchdir} invece gli
  errori sono \macro{EBADF} e \macro{EACCES}.}
\end{functions}



\subsection{I file temporanei}
\label{sec:file_temp_file}

Un'altra serie di funzioni definite dalle librerie standard del C sono quelle
che riguardano la creazione di file temporanei. 




\section{La manipolazione delle caratteristiche dei files}
\label{sec:file_infos}

Come spiegato in \secref{sec:file_filesystem} tutte le informazioni
generali relative alle caratteristiche di ciascun file, a partire dalle
informazioni relative al controllo di accesso, sono mantenute nell'inode.

Vedremo in questa sezione come sia possibile leggere tutte queste informazioni
usando la funzione \func{stat}, che permette l'accesso a tutti i dati
memorizzati nell'inode; esamineremo poi le varie funzioni usate per manipolare
tutte queste informazioni (eccetto quelle che riguardano la gestione del
controllo di accesso, trattate in in \secref{sec:file_access_control}).


\subsection{Le funzioni \func{stat}, \func{fstat} e \func{lstat}}
\label{sec:file_stat}

La lettura delle informazioni relative ai file è fatta attraverso la famiglia
delle funzioni \func{stat}; questa è la funzione che ad esempio usa il comando
\cmd{ls} per poter ottenere e mostrare tutti i dati dei files. I prototipi di
queste funzioni sono i seguenti:
\begin{functions}
  \headdecl{sys/types.h} 
  \headdecl{sys/stat.h} 
  \headdecl{unistd.h}

  \funcdecl{int stat(const char *file\_name, struct stat *buf)} Legge le
  informazione del file specificato da \var{file\_name} e le inserisce in
  \var{buf}.
  
  \funcdecl{int lstat(const char *file\_name, struct stat *buf)} Identica a
  \func{stat} eccetto che se il \var{file\_name} è un link simbolico vengono
  lette le informazioni relativa ad esso e non al file a cui fa riferimento.
  
  \funcdecl{int fstat(int filedes, struct stat *buf)} Identica a \func{stat}
  eccetto che si usa con un file aperto, specificato tramite il suo file
  descriptor \var{filedes}.
  
  \bodydesc{Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per
    un errore, in caso di errore \var{errno} può assumere uno dei
    valori: \macro{EBADF}, \macro{ENOENT}, \macro{ENOTDIR},
    \macro{ELOOP}, \macro{EFAULT}, \macro{EACCESS}, \macro{ENOMEM},
    \macro{ENAMETOOLONG}.}
\end{functions}

La struttura \var{stat} è definita nell'header \file{sys/stat.h} e in
generale dipende dall'implementazione, la versione usata da Linux è mostrata
in \nfig, così come riportata dalla man page (in realtà la definizione
effettivamente usata nel kernel dipende dall'architettura e ha altri campi
riservati per estensioni come tempi più precisi, o per il padding dei campi).

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize
  \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
struct stat {
    dev_t         st_dev;      /* device */
    ino_t         st_ino;      /* inode */
    mode_t        st_mode;     /* protection */
    nlink_t       st_nlink;    /* number of hard links */
    uid_t         st_uid;      /* user ID of owner */
    gid_t         st_gid;      /* group ID of owner */
    dev_t         st_rdev;     /* device type (if inode device) */
    off_t         st_size;     /* total size, in bytes */
    unsigned long st_blksize;  /* blocksize for filesystem I/O */
    unsigned long st_blocks;   /* number of blocks allocated */
    time_t        st_atime;    /* time of last access */
    time_t        st_mtime;    /* time of last modification */
    time_t        st_ctime;    /* time of last change */
};
    \end{lstlisting}
  \end{minipage} 
  \normalsize 
  \caption{La struttura \var{stat} per la lettura delle informazioni dei 
    file}
  \label{fig:file_stat_struct}
\end{figure}

Si noti come i vari membri della struttura siano specificati come tipi nativi
del sistema (di quelli definiti in \tabref{tab:xxx_sys_types}, e dichiarati in
\file{sys/types.h}). 


\subsection{I tipi di file}
\label{sec:file_types}

Come riportato in \tabref{tab:file_file_types} in Linux oltre ai file e
alle directory esistono vari altri oggetti che possono stare su un filesystem;
il tipo di file è ritornato dalla \func{stat} nel campo \var{st\_mode}
(che è quello che contiene anche le informazioni relative ai permessi).

Dato che il valore numerico può variare a seconda delle implementazioni, lo
standard POSIX definisce un insieme di macro per verificare il tipo di files,
queste vengono usate anche da Linux che supporta pure le estensioni per link
simbolici e socket definite da BSD, l'elenco completo di tutte le macro è
riportato in \ntab.
\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|l|l|}
    \hline
    \textbf{Macro} & \textbf{Tipo del file} \\
    \hline
    \hline
    \macro{S\_ISREG(m)}  & file regolare \\
    \macro{S\_ISDIR(m)}  & directory \\
    \macro{S\_ISCHR(m)}  & device a caratteri \\
    \macro{S\_ISBLK(m)}  & device a blocchi\\
    \macro{S\_ISFIFO(m)} & fifo \\
    \macro{S\_ISLNK(m)}  & link simbolico \\
    \macro{S\_ISSOCK(m)} & socket \\
    \hline    
  \end{tabular}
  \caption{Macro per i tipi di file (definite in \texttt{sys/stat.h})}
  \label{tab:file_type_macro}
\end{table}

Oltre a queste macro è possibile usare direttamente il valore di
\var{st\_mode} per ricavare il significato dei vari bit in esso memorizzati,
per questo sempre in \file{sys/stat.h} sono definiti i flag riportati in
\ntab:
\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
    \hline
    \textbf{Flag} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
    \hline
    \hline
    \macro{S\_IFMT}   &  0170000 & bitmask per i bit del tipo di file \\
    \macro{S\_IFSOCK} &  0140000 & socket             \\
    \macro{S\_IFLNK}  &  0120000 & link simbolico     \\
    \macro{S\_IFREG}  &  0100000 & file regolare      \\ 
    \macro{S\_IFBLK}  &  0060000 & device a blocchi   \\
    \macro{S\_IFDIR}  &  0040000 & directory          \\ 
    \macro{S\_IFCHR}  &  0020000 & device a caratteri \\
    \macro{S\_IFIFO}  &  0010000 & fifo               \\
    \hline
    \macro{S\_ISUID}  &  0004000 & set UID bit   \\
    \macro{S\_ISGID}  &  0002000 & set GID bit   \\
    \macro{S\_ISVTX}  &  0001000 & sticky bit    \\
    \hline
%    \macro{S\_IRWXU}  &  00700   & bitmask per i permessi del proprietario  \\
    \macro{S\_IRUSR}  &  00400   & il proprietario ha permesso di lettura   \\
    \macro{S\_IWUSR}  &  00200   & il proprietario ha permesso di scrittura \\
    \macro{S\_IXUSR}  &  00100   & il proprietario ha permesso di esecuzione\\
    \hline
%    \macro{S\_IRWXG}  &  00070   & bitmask per i permessi del gruppo        \\
    \macro{S\_IRGRP}  &  00040   & il gruppo ha permesso di lettura         \\
    \macro{S\_IWGRP}  &  00020   & il gruppo ha permesso di scrittura       \\
    \macro{S\_IXGRP}  &  00010   & il gruppo ha permesso di esecuzione      \\
    \hline
%    \macro{S\_IRWXO}  &  00007   & bitmask per i permessi di tutti gli altri\\
    \macro{S\_IROTH}  &  00004   & gli altri hanno permesso di lettura      \\
    \macro{S\_IWOTH}  &  00002   & gli altri hanno permesso di esecuzione   \\
    \macro{S\_IXOTH}  &  00001   & gli altri hanno permesso di esecuzione   \\
    \hline    
  \end{tabular}
  \caption{Costanti per l'identificazione dei vari bit che compongono il campo
    \var{st\_mode} (definite in \file{sys/stat.h})}
  \label{tab:file_mode_flags}
\end{table}

Il primo valore definisce la maschera dei bit usati nei quali viene
memorizzato il tipo di files, mentre gli altri possono essere usati per
effettuare delle selezioni sul tipo di file voluto, combinando opportunamente
i vari flag; ad esempio se si volesse controllare se un file è una directory o
un file ordinario si potrebbe definire la condizione:
\begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
#define IS_FILE_DIR(x) (((x) & S_IFMT) & (S_IFDIR | S_IFREG))
\end{lstlisting}
in cui prima si estraggono da \var{st\_mode} i bit relativi al tipo di file e
poi si effettua il confronto con la combinazione di tipi scelta.


\subsection{La dimensione dei file}
\label{sec:file_file_size}

Il membro \var{st\_size} contiene la dimensione del file in byte (se il file
è un file normale, nel caso di un link simbolico al dimensione è quella del
pathname che contiene). 

Il campo \var{st\_blocks} definisce la lunghezza del file in blocchi di 512
byte. Il campo \var{st\_blksize} infine definisce la dimensione preferita per
i trasferimenti sui file (che è la dimensione usata anche dalle librerie del C
per l'interfaccia degli stream); scrivere sul file a blocchi di dati di
dimensione inferiore sarebbe inefficiente.

Si tenga conto che lunghezza del file riportata in \var{st\_size} non è detto
che corrisponda all'occupazione dello spazio su disco per via della possibile
esistenza dei cosiddetti \textsl{buchi} (detti normalmente \textit{holes}) che
si formano tutte le volte che si va a scrivere su un file dopo aver eseguito
una \func{lseek} (vedi \secref{sec:file_lseek}) oltre la sua conclusione
corrente.

In tal caso si avranno differenti risultati a seconda del modi in cui si
calcola la lunghezza del file, ad esempio il comando \cmd{du}, (che riporta il
numero di blocchi occupati) potrà dare una dimensione inferiore, mentre se si
legge dal file (ad esempio usando il comando \cmd{wc -c}), dato che in tal
caso per le parti non scritte vengono restituiti degli zeri, si avrà lo stesso
risultato di \cmd{ls}.

Se è sempre possibile allargare un file, scrivendoci sopra od usando la
funzione \func{lseek} per spostarsi oltre la sua fine, esistono anche casi in
cui si può avere bisogno di effettuare un troncamento, scartando i dati
presenti al di là della dimensione scelta come nuova fine del file.

Un file può sempre essere troncato a zero aprendolo con il flag
\macro{O\_TRUNC}, ma questo è un caso particolare; per qualunque altra
dimensione si possono usare le due funzioni:
\begin{functions}
  \headdecl{unistd.h} \funcdecl{int truncate(const char *file\_name, off\_t
    length)} Fa si che la dimensione del file \var{file\_name} sia troncata ad
    un valore massimo specificato da \var{lenght}. 
  
  \funcdecl{int ftruncate(int fd, off\_t length))} Identica a \func{truncate}
  eccetto che si usa con un file aperto, specificato tramite il suo file
  descriptor \var{fd}.
  
  \bodydesc{Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per
    un errore, nel qual caso \var{errno} viene settato opportunamente;
    per \func{ftruncate} si hanno i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EBADF}] \var{fd}  non è un file descriptor.
  \item[\macro{EINVAL}] \var{fd} è un riferimento ad un socket, non a un file
    o non è aperto in scrittura.
  \end{errlist}
  per \func{truncate} si hanno:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EACCES}] il file non ha permesso di scrittura o non si ha il
    permesso di esecuzione una delle directory del pathname. 
  \item[\macro{ETXTBSY}] Il file è un programma in esecuzione.
  \end{errlist}
  ed anche \macro{ENOTDIR}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
  \macro{EROFS}, \macro{EIO}, \macro{EFAULT}, \macro{ELOOP}.}
\end{functions}

Se il file è più lungo della lunghezza specificata i dati in eccesso saranno
perduti; il comportamento in caso di lunghezza inferiore non è specificato e
dipende dall'implementazione: il file può essere lasciato invariato o esteso
fino alla lunghezza scelta; in quest'ultimo caso lo spazio viene riempito con
zeri (e in genere si ha la creazione di un \textit{hole} nel file).


\subsection{I tempi dei file}
\label{sec:file_file_times}

Il sistema mantiene per ciascun file tre tempi. Questi sono registrati
nell'inode insieme agli altri attributi del file e possono essere letti
tramite la funzione \func{stat}, che li restituisce attraverso tre campi della
struttura \var{stat} di \figref{fig:file_stat_struct}. Il significato di detti
tempi e dei relativi campi è riportato nello schema in \ntab, dove si è anche
riportato un esempio delle funzioni che effettuano cambiamenti su di essi.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|c|l|l|c|}
    \hline
    \textbf{Membro} & \textbf{Significato} & \textbf{Funzione} 
    & \textbf{Opzione} \\
    \hline
    \hline
    \var{st\_atime}& ultimo accesso ai dati del file &\func{read}, 
    \func{utime} & \cmd{-u}\\ 
    \var{st\_mtime}& ultima modifica ai dati del file &\func{write}, 
    \func{utime} & default\\ 
    \var{st\_ctime}& ultima modifica ai dati dell'inode&\func{chmod}, 
    \func{utime} & \cmd{-c} \\ 
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{I tre tempi associati a ciascun file}
  \label{tab:file_file_times}
\end{table}

Il primo punto da tenere presente è la differenza fra il cosiddetto tempo di
modifica (il \textit{modification time} \var{st\_mtime}) e il tempo di
cambiamento di stato (il \textit{change time} \var{st\_ctime}). Il primo
infatti fa riferimento ad una modifica del contenuto di un file, mentre il
secondo ad una modifica dell'inode; siccome esistono molte operazioni (come la
funzione \func{link} e molte altre che vedremo in seguito) che modificano solo
le informazioni contenute nell'inode senza toccare il file, diventa necessario
l'utilizzo di un altro tempo.

Il sistema non tiene conto dell'ultimo accesso all'inode, pertanto funzioni
come \func{access} o \func{stat} non hanno alcuna influenza sui tre tempi. Il
tempo di ultimo accesso (ai dati) viene di solito usato per cancellare i file
che non servono più dopo un certo lasso di tempo (ad esempio \cmd{leafnode}
cancella i vecchi articoli sulla base di questo tempo).

Il tempo di ultima modifica invece viene usato da \cmd{make} per decidere
quali file necessitano di essere ricompilati o (talvolta insieme anche al
tempo di cambiamento di stato) per decidere quali file devono essere
archiviati per il backup. Il comando \cmd{ls} (quando usato con le opzioni
\cmd{-l} o \cmd{-t}) mostra i tempi dei file secondo lo schema riportato
nell'ultima colonna di \curtab.

L'effetto delle varie funzioni di manipolazione dei file sui tempi è
illustrato in \ntab. Si sono riportati gli effetti sia per il file a cui si fa
riferimento, sia per la directory che lo contiene; questi ultimi possono
essere capiti se si tiene conto di quanto già detto, e cioè che anche le
directory sono file (che contengono una lista di nomi) che il sistema tratta
in maniera del tutto analoga a tutti gli altri.

Per questo motivo tutte le volte che compiremo una operazione su un file che
comporta una modifica del nome contenuto nella directory, andremo anche a
scrivere sulla directory che lo contiene cambiandone il tempo di modifica. Un
esempio di questo può essere la cancellazione di un file, invece leggere o
scrivere o cambiare i permessi di un file ha effetti solo sui tempi di
quest'ultimo.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|l|c|c|c|c|c|c|l|}
    \hline
    \multicolumn{1}{|p{3cm}|}{\centering{\vspace{6pt}\textbf{Funzione}}} &
    \multicolumn{3}{|p{3cm}|}{\centering{File o directory di riferimento}}&
    \multicolumn{3}{|p{3cm}|}{\centering{Directory genitrice del riferimento}} 
    &\multicolumn{1}{|p{3.6cm}|}{\centering{\vspace{6pt}\textbf{Note}}} \\
    \cline{2-7}
    \cline{2-7}
    \multicolumn{1}{|p{3cm}|}{} 
    &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(a)}}}
    &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(m)}}}
    &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(c)}}}
    &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(a)}}}
    &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(m)}}}
    &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(c)}}}
    &\multicolumn{1}{|p{3cm}|}{} \\
    \hline
    \hline
    \func{chmod}, \func{fchmod} 
    &         &         &$\bullet$&         &         &         & \\
    \func{chown}, \func{fchown} 
    &         &         &$\bullet$&         &         &         & \\
    \func{creat}  
    &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$&  con 
    \macro{O\_CREATE} \\    \func{creat}  
    &         &$\bullet$&$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$&   
    con \macro{O\_TRUNC} \\    \func{exec}  
    &$\bullet$&         &         &         &         &         & \\
    \func{lchown}  
    &         &         &$\bullet$&         &         &         & \\
    \func{link}
    &         &         &$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& \\
    \func{mkdir}
    &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& \\
    \func{mkfifo}
    &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& \\
    \func{open}
    &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& con 
    \macro{O\_CREATE} \\    \func{open}
    &         &$\bullet$&$\bullet$&         &         &         & con 
    \macro{O\_TRUNC}  \\    \func{pipe}
    &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&         &         &         & \\
    \func{read}
    &$\bullet$&         &         &         &         &         & \\
    \func{remove}
    &         &         &$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& using 
    \func{unlink}\\    \func{remove}
    &         &         &         &         &$\bullet$&$\bullet$& using 
    \func{rmdir}\\ \func{rename}
    &         &         &$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& per entrambi
    gli argomenti\\ \func{rmdir}
    &         &         &         &         &$\bullet$&$\bullet$& \\ 
    \func{truncate}, \func{ftruncate}
    &         &$\bullet$&$\bullet$&         &         &         & \\ 
    \func{unlink}
    &         &         &$\bullet$&         &$\bullet$&$\bullet$& \\ 
    \func{utime}
    &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&         &         &         & \\ 
    \func{write}
    &         &$\bullet$&$\bullet$&         &         &         & \\ 
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Prospetto dei cambiamenti effettuati sui tempi di ultimo 
    accesso \textsl{(a)}, ultima modifica \textsl{(m)} e ultimo cambiamento
    \textsl{(c)} dalle varie funzioni operanti su file e directory.}
  \label{tab:file_times_effects}  
\end{table}

Si noti infine come \var{st\_ctime} non abbia nulla a che fare con il tempo di
creazione del file, usato in molti altri sistemi operativi, ma che in unix non
esiste. Per questo motivo quando si copia un file, a meno di preservare
esplicitamente i tempi (ad esempio con l'opzione \cmd{-p} di \cmd{cp}) esso
avrà sempre il tempo corrente come data di ultima modifica.


\subsection{La funzione \func{utime}}
\label{sec:file_utime}

I tempi di ultimo accesso e modifica possono essere cambiati usando la
funzione \func{utime}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{utime.h}
{int utime(const char *filename, struct utimbuf *times)} 

Cambia i tempi di ultimo accesso e modifica dell'inode specificato da
\param{filename} secondo i campi \var{actime} e \var{modtime} di
\param{times}. Se questa è \macro{NULL} allora viene usato il tempo corrente.

\bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 in caso
  di errore, nel qual caso \var{errno} è settata opportunamente.
\begin{errlist}
\item[\macro{EACCESS}] non si ha il permesso di scrittura sul file.
\item[\macro{ENOENT}] \param{filename} non esiste.
\end{errlist}}
\end{prototype}
 
La struttura \var{utimebuf} usata da \func{utime} è definita come:
\begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
struct utimbuf {
        time_t actime;  /* access time */
        time_t modtime; /* modification time */
};
\end{lstlisting}

L'effetto della funzione e i privilegi necessari per eseguirla dipendono da
cosa è l'argomento \param{times}; se è \macro{NULL} la funzione setta il tempo
corrente ed è sufficiente avere accesso in scrittura al file; se invece si è
specificato un valore la funzione avrà successo solo se si è proprietari del
file (o si hanno i privilegi di amministratore).

Si tenga presente che non è comunque possibile specificare il tempo di
cambiamento di stato del file, che viene comunque cambiato dal kernel tutte le
volte che si modifica l'inode (quindi anche alla chiamata di \func{utime}).
Questo serve anche come misura di sicurezza per evitare che si possa
modificare un file nascondendo completamente le proprie tracce.  In realtà la
cosa resta possibile, se si è in grado di accedere al device, scrivendo
direttamente sul disco senza passare attraverso il filesystem, ma ovviamente
in questo modo la cosa è molto più complicata da realizzare.



\section{Il controllo di accesso ai file}
\label{sec:file_access_control}

Una delle caratteristiche fondamentali di tutti i sistemi unix-like è quella
del controllo di accesso ai file, che viene implementato per qualunque
filesystem standard. In questa sezione ne esamineremo i concetti essenziali e
le funzioni usate per gestirne i vari aspetti.


\subsection{I permessi per l'accesso ai file}
\label{sec:file_perm_overview}

Il controllo di accesso ai file in unix segue un modello abbastanza semplice
(ma adatto alla gran parte delle esigenze) in cui si dividono i permessi su
tre livelli. Si tenga conto poi che quanto diremo è vero solo per filesystem
di tipo unix, e non è detto che sia applicabile a un filesystem
qualunque\footnote{ed infatti non è vero per il filesystem vfat di Windows,
  per il quale i permessi vengono assegnati in maniera fissa con un opzione in
  fase di montaggio}.  Esistono inoltre estensioni che permettono di
implementare le ACL (\textit{Access Control List}) che sono un meccanismo di
controllo di accesso molto più sofisticato.

Ad ogni file unix associa sempre l'utente che ne è proprietario (il cosiddetto
\textit{owner}) e il gruppo di appartenenza, secondo il meccanismo degli
identificatori di utenti e gruppi (\acr{uid} e \acr{gid}). Questi valori
sono accessibili da programma tramite i campi \var{st\_uid} e \var{st\_gid}
della struttura \var{stat} (si veda \secref{sec:file_stat}). Ad ogni file
viene inoltre associato un insieme di permessi che sono divisi in tre classi,
e cioè attribuiti rispettivamente all'utente proprietario del file, a un
qualunque utente faccia parte del gruppo cui appartiene il file, e a tutti gli
altri utenti.

I permessi, così come vengono presi dai comandi e dalle routine di sistema,
sono espressi da un numero di 12 bit; di questi i nove meno significativi sono
usati a gruppi di tre per indicare i permessi base di lettura, scrittura ed
esecuzione (indicati nei comandi di sistema con le lettere \cmd{w}, \cmd{r} e
\cmd{x}) ed applicabili rispettivamente al proprietario, al gruppo, a tutti
gli altri.  I restanti tre bit (\acr{suid}, \acr{sgid}, e
\textsl{sticky}) sono usati per indicare alcune caratteristiche più complesse
su cui torneremo in seguito (vedi \secref{sec:file_suid_sgid} e
\secref{sec:file_sticky}).

Anche i permessi, come tutte le altre informazioni generali, sono tenuti per
ciascun file nell'inode; in particolare essi sono contenuti in alcuni bit
del campo \var{st\_mode} della struttura letta da \func{stat} (di nuovo si veda
\secref{sec:file_stat} per i dettagli).

In genere ci si riferisce a questo raggruppamento dei permessi usando le
lettere \cmd{u} (per \textit{user}), \cmd{g} (per \textit{group}) e \cmd{o}
(per \textit{other}), inoltre se si vuole indicare tutti i raggruppamenti
insieme si usa la lettera \cmd{a} (per \textit{all}). Si tenga ben presente
questa distinzione dato che in certi casi, mutuando la terminologia in uso nel
VMS, si parla dei permessi base come di permessi per \textit{owner},
\textit{group} ed \textit{all}, le cui iniziali possono dar luogo a confusione.
Le costanti che permettono di accedere al valore numerico di questi bit nel
campo \var{st\_mode} sono riportate in \ntab.

\begin{table}[htb]
  \centering
    \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|c|l|}
    \hline
    \textbf{\var{st\_mode}} bit & \textbf{Significato} \\
    \hline 
    \hline 
    \macro{S\_IRUSR}  &  \textit{user-read}, l'utente può leggere     \\
    \macro{S\_IWUSR}  &  \textit{user-write}, l'utente può scrivere   \\
    \macro{S\_IXUSR}  &  \textit{user-execute}, l'utente può eseguire \\ 
    \hline              
    \macro{S\_IRGRP}  &  \textit{group-read}, il gruppo può leggere    \\
    \macro{S\_IWGRP}  &  \textit{group-write}, il gruppo può scrivere  \\
    \macro{S\_IXGRP}  &  \textit{group-execute}, il gruppo può eseguire\\
    \hline              
    \macro{S\_IROTH}  &  \textit{other-read}, tutti possono leggere    \\
    \macro{S\_IWOTH}  &  \textit{other-write}, tutti possono scrivere  \\
    \macro{S\_IXOTH}  &  \textit{other-execute}, tutti possono eseguire\\
    \hline              
  \end{tabular}
  \caption{I bit dei permessi di accesso ai file, come definiti in 
    \texttt{<sys/stat.h>}}
  \label{tab:file_bit_perm}
\end{table}

Questi permessi vengono usati in maniera diversa dalle varie funzioni, e a
seconda che si riferiscano a file, link simbolici o directory, qui ci
limiteremo ad un riassunto delle regole generali, entrando nei dettagli più
avanti.

La prima regola è che per poter accedere ad un file attraverso il suo pathname
occorre il permesso di esecuzione in ciascuna delle directory che compongono
il pathname, e lo stesso vale per aprire un file nella directory corrente (per
la quale appunto serve il diritto di esecuzione).

Per una directory infatti il permesso di esecuzione ha il significato
specifico che essa può essere attraversata nella risoluzione del pathname, ed
è distinto dal permesso di lettura che invece implica che si può leggere il
contenuto della directory. Questo significa che se si ha il permesso di
esecuzione senza permesso di lettura si potrà lo stesso aprire un file in una
directory (se si hanno i permessi opportuni per il medesimo) ma non si potrà
vederlo con \cmd{ls} (per crearlo occorrerà anche il permesso di scrittura per
la directory).

Avere il permesso di lettura per un file consente di aprirlo con le opzioni di
sola lettura (\macro{O\_RDONLY}) o di lettura/scrittura (\macro{O\_RDWR}) e
leggerne il contenuto. Avere il permesso di scrittura consente di aprire un
file in sola scrittura (\macro{O\_WRONLY}) o lettura/scrittura
(\macro{O\_RDWR}) e modificarne il contenuto, lo stesso permesso è necessario
per poter troncare il file con l'opzione \macro{O\_TRUNC}.

Non si può creare un file fintanto che non si disponga del permesso di
esecuzione e di quello di scrittura per la directory di destinazione; gli
stessi permessi occorrono per cancellare un file da una directory (si ricordi
che questo non implica necessariamente la rimozione del contenuto del file dal
disco), non è necessario nessun tipo di permesso per il file stesso (infatti
esso non viene toccato, viene solo modificato il contenuto della directory,
rimuovendo la voce che ad esso fa rifermento).

Per poter eseguire un file (che sia un programma compilato od uno script di
shell, od un altro tipo di file eseguibile riconosciuto dal kernel), occorre
avere il permesso di esecuzione, inoltre solo i file regolari possono essere
eseguiti.

I permessi per un link simbolico sono ignorati, contano quelli del file a cui
fa riferimento; per questo in genere \cmd{ls} per un link simbolico riporta
tutti i permessi come concessi; utente e gruppo a cui esso appartiene vengono
ignorati quando il link viene risolto, vengono controllati solo quando viene
richiesta la rimozione del link e quest'ultimo è in una directory con lo
\textsl{sticky bit} settato (si veda \secref{sec:file_sticky}).

La procedura con cui il kernel stabilisce se un processo possiede un certo
permesso (di lettura, scrittura o esecuzione) si basa sul confronto fra
l'utente e il gruppo a cui il file appartiene (i valori di \var{st\_uid} e
\var{st\_gid} accennati in precedenza) e l'\textit{effective user id},
l'\textit{effective group id} e gli eventuali \textit{supplementary group id}
del processo\footnote{in realtà Linux per quanto riguarda l'accesso ai file
  utilizza al posto degli \textit{effective id} i \textit{filesystem id} (si
  veda \secref{sec:proc_perms}), ma essendo questi del tutto equivalenti ai
  primi, eccetto il caso in cui si voglia scrivere un server NFS, ignoreremo
  questa differenza}.

Per una spiegazione dettagliata degli identificatori associati ai processi si
veda \secref{sec:proc_perms}; normalmente, a parte quanto vedremo in
\secref{sec:file_suid_sgid}, l'\textit{effective user id} e
l'\textit{effective group id} corrispondono a \acr{uid} e \acr{gid}
dell'utente che ha lanciato il processo, mentre i \textit{supplementary group
  id} sono quelli dei gruppi cui l'utente appartiene.

I passi attraverso i quali viene stabilito se il processo possiede il diritto
di accesso sono i seguenti:
\begin{enumerate}
\item Se l'\textit{effective user id} del processo è zero (corrispondente
  all'amministratore) l'accesso è sempre garantito senza nessun ulteriore
  controllo. Per questo motivo \textsl{root} ha piena libertà di accesso a
  tutti i file.
\item Se l'\textit{effective user id} del processo è uguale all'\acr{uid} del
  proprietario del file (nel qual caso si dice che il processo è proprietario
  del file) allora:
  \begin{itemize*}
  \item se il relativo\footnote{per relativo si intende il bit di user-read se
      il processo vuole accedere in scrittura, quello di user-write per
      l'accesso in scrittura, etc.} bit dei permessi d'accesso dell'utente è
    settato, l'accesso è consentito
  \item altrimenti l'accesso è negato
  \end{itemize*}
\item Se l'\textit{effective group id} del processo o uno dei
  \textit{supplementary group id} dei processi corrispondono al \acr{gid} del
  file allora:
  \begin{itemize*}
  \item se il bit dei permessi d'accesso del gruppo è settato, l'accesso è
    consentito, 
  \item altrimenti l'accesso è negato
  \end{itemize*}
\item se il bit dei permessi d'accesso per tutti gli altri è settato,
  l'accesso è consentito, altrimenti l'accesso è negato.
\end{enumerate}

Si tenga presente che questi passi vengono eseguiti esattamente in
quest'ordine. Questo vuol dire che se un processo è il proprietario di un file
l'accesso è consentito o negato solo sulla base dei permessi per l'utente; i
permessi per il gruppo non vengono neanche controllati; lo stesso vale se il
processo appartiene ad un gruppo appropriato, in questo caso i permessi per
tutti gli altri non vengono controllati.


\subsection{I bit \acr{suid} e \acr{sgid}}
\label{sec:file_suid_sgid}

Come si è accennato (in \secref{sec:file_perm_overview}) nei dodici bit del
campo \var{st\_mode} usati per il controllo di accesso oltre ai bit dei
permessi veri e propri, ci sono altri tre bit che vengono usati per indicare
alcune proprietà speciali dei file.  Due di questi sono i bit detti
\acr{suid} (o \textit{set-user-ID bit}) e \acr{sgid} (o
\textit{set-group-ID bit}) che sono identificati dalle costanti
\macro{S\_ISUID} e \macro{S\_ISGID}.

Come spiegato in dettaglio in \secref{sec:proc_exec}, quando si lancia un
programma il comportamento normale del kernel è quello di settare
l'\textit{effective user id} e l'\textit{effective group id} del nuovo
processo all'\acr{uid} e al \acr{gid} del processo corrente, che normalmente
corrispondono dell'utente con cui si è entrati nel sistema.

Se però il file del programma\footnote{per motivi di sicurezza il kernel
  ignora i bit \acr{suid} e \acr{sgid} per gli script eseguibili} (che
ovviamente deve essere eseguibile) ha il bit \acr{suid} settato, il kernel
assegnerà come \textit{effective user id} al nuovo processo l'\acr{uid} del
proprietario del file al posto dell'\acr{uid} del processo originario.  Avere
il bit \acr{sgid} settato ha lo stesso effetto sull'\textit{effective group
  id} del processo.

I bit \acr{suid} e \acr{sgid} vengono usati per permettere agli utenti normali
di usare programmi che abbisognano di privilegi speciali; l'esempio classico è
il comando \cmd{passwd} che ha la necessità di modificare il file delle
password, quest'ultimo ovviamente può essere scritto solo dall'amministratore,
ma non è necessario chiamare l'amministratore per cambiare la propria
password. Infatti il comando \cmd{passwd} appartiene a root ma ha il bit
\acr{suid} settato per cui quando viene lanciato da un utente normale parte
con i privilegi di root.

Chiaramente avere un processo che ha privilegi superiori a quelli che avrebbe
normalmente l'utente che lo ha lanciato comporta vari rischi, e questo tipo di
programmi devono essere scritti accuratamente per evitare che possano essere
usati per guadagnare privilegi non consentiti (torneremo sull'argomento in
\secref{sec:proc_perms}).

La presenza dei bit \acr{suid} e \acr{sgid} su un file può essere
rilevata con il comando \cmd{ls -l}, in tal caso comparirà la lettera \cmd{s}
al posto della \cmd{x} in corrispondenza dei permessi di utente o gruppo. La
stessa lettera \cmd{s} può essere usata nel comando \cmd{chmod} per settare
questi bit. Infine questi bit possono essere controllati all'interno di
\var{st\_mode} con l'uso delle due costanti \macro{S\_ISUID} e
\macro{S\_IGID}, i cui valori sono riportati in
\tabref{tab:file_mode_flags}.

Gli stessi bit vengono ad assumere in significato completamente diverso per le
directory, normalmente infatti Linux usa la convenzione di SVR4 per indicare
con questi bit l'uso della semantica BSD nella creazione di nuovi file (si
veda \secref{sec:file_ownership} per una spiegazione dettagliata al
proposito).

Infine Linux utilizza il bit \acr{sgid} per una ulteriore estensione
mutuata da SVR4. Il caso in cui il file abbia il bit \acr{sgid} settato ma
non il corrispondente bit di esecuzione viene utilizzato per attivare per
quel file il \textit{mandatory locking} (argomento che affronteremo nei
dettagli in \secref{sec:file_mand_locking}).


\subsection{Il bit \textsl{sticky}}
\label{sec:file_sticky}

L'ultimo dei bit rimanenti, identificato dalla costante \macro{S\_ISVTX}, è in
parte un rimasuglio delle origini dei sistemi unix. A quell'epoca infatti la
memoria virtuale e l'accesso ai files erano molto meno sofisticati e per
ottenere la massima velocità possibile per i programmi usati più comunemente
si poteva settare questo bit.

L'effetto di questo bit era che il segmento di testo del programma (si veda
\secref{sec:proc_mem_layout} per i dettagli) veniva scritto nella swap la
prima volta che questo veniva lanciato, e vi permaneva fino al riavvio della
macchina (da questo il nome di \textsl{sticky bit}); essendo la swap un file
continuo indicizzato direttamente in questo modo si poteva risparmiare in
tempo di caricamento rispetto alla ricerca del file su disco. Lo
\textsl{sticky bit} è indicato usando la lettera \cmd{t} al posto della
\cmd{x} nei permessi per gli altri.

Ovviamente per evitare che gli utenti potessero intasare la swap solo
l'amministratore era in grado di settare questo bit, che venne chiamato anche
con il nome di \textit{saved text bit}, da cui deriva quello della costante.
Le attuali implementazioni di memoria virtuale e filesystem rendono
sostanzialmente inutile questo procedimento.

Benché ormai non venga più utilizzato per i file, lo \textsl{sticky bit} ha
assunto un uso corrente per le directory\footnote{lo \textsl{sticky bit} per
  le directory è una estensione non definita nello standard POSIX, Linux però
  la supporta, così come BSD e SVR4}, in questo caso se il bit è settato un
file potrà essere rimosso dalla directory soltanto se l'utente ha il permesso
di scrittura ed inoltre è vera una delle seguenti condizioni:
\begin{itemize*}
\item l'utente è proprietario del file
\item l'utente è proprietario della directory
\item l'utente è l'amministratore 
\end{itemize*}
un classico esempio di directory che ha questo bit settato è \file{/tmp}, i
permessi infatti di solito sono settati come:
\begin{verbatim}
$ ls -ld /tmp
drwxrwxrwt    6 root     root         1024 Aug 10 01:03 /tmp
\end{verbatim}%$
in questo modo chiunque può leggere, scrivere ed eseguire i file temporanei
ivi memorizzati, sia crearne di nuovi, ma solo l'utente che ha creato un file
nella directory potrà cancellarlo o rinominarlo, così si può evitare che un
utente possa, più o meno consapevolmente, cancellare i file degli altri.


\subsection{La titolarità di nuovi file e directory}
\label{sec:file_ownership}

Vedremo in \secref{sec:file_base_func} come creare nuovi file, ma se è
possibile specificare in sede di creazione quali permessi applicare ad un
file, non si può indicare a quale utente e gruppo esso deve appartenere.  Lo
stesso problema di presenta per la creazione di nuove directory (procedimento
descritto in \secref{sec:file_dir_creat_rem}).

Lo standard POSIX prescrive che l'\acr{uid} del nuovo file corrisponda
all'\textit{effective user id} del processo che lo crea; per il \acr{gid}
invece prevede due diverse possibilità:
\begin{itemize*}
\item il \acr{gid} del file corrisponde all'\textit{effective group id} del
  processo.
\item il \acr{gid} del file corrisponde al \acr{gid} della directory in cui
  esso è creato.
\end{itemize*}
in genere BSD usa sempre la seconda possibilità, che viene per questo chiamata
semantica BSD. Linux invece segue quella che viene chiamata semantica SVr4; di
norma cioè il nuovo file viene creato, seguendo la prima opzione, con il
\acr{gid} del processo, se però la directory in cui viene creato il file ha il
bit \acr{sgid} settato allora viene usata la seconda opzione.

Usare la semantica BSD ha il vantaggio che il \acr{gid} viene sempre
automaticamente propagato, restando coerente a quello della directory di
partenza, in tutte le sottodirectory. La semantica SVR4 offre una maggiore
possibilità di scelta, ma per ottenere lo stesso risultato necessita che per
le nuove directory venga anche propagato anche il bit \acr{sgid}. Questo è
comunque il comportamento di default di \func{mkdir}, ed é in questo modo ad
esempio che Debian assicura che le sottodirectory create nelle home di un
utente restino sempre con il \acr{gid} del gruppo primario dello stesso.


\subsection{La funzione \func{access}}
\label{sec:file_access}

Come detto in \secref{sec:file_access_control} il controllo di accesso ad
un file viene fatto usando \textit{effective user id} e \textit{effective
  group id} del processo, ma ci sono casi in cui si può voler effettuare il
controllo usando il \textit{real user id} e il \textit{real group id} (cioè
l'\acr{uid} dell'utente che ha lanciato il programma, che, come accennato in
\secref{sec:file_suid_sgid} e spiegato in \secref{sec:proc_perms} non è
detto sia uguale all'\textit{effective user id}). Per far questo si può usare
la funzione \func{access}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}
{int access(const char *pathname, int mode)}

Verifica i permessi di accesso, indicati da \var{mode}, per il file indicato
da \var{pathname}.
  
\bodydesc{La funzione ritorna 0 se l'accesso è consentito, -1 altrimenti; in
  quest'ultimo caso la variabile \var{errno} viene settata secondo i codici di
  errore: \macro{EACCES}, \macro{EROFS}, \macro{EFAULT}, \macro{EINVAL},
  \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT}, \macro{ENOTDIR}, \macro{ELOOP},
  \macro{EIO}.}
\end{prototype}

I valori possibili per il parametro \var{mode} sono esprimibili come
combinazione delle costanti numeriche riportate in \ntab\ (attraverso un OR
binario). I primi tre valori implicano anche la verifica dell'esistenza del
file, se si vuole verificare solo quest'ultima si può usare \macro{F\_OK}, o
anche direttamente \func{stat}. In caso \var{pathname} si riferisca ad un link
simbolico il controllo è fatto sul file a cui esso fa riferimento.

La funzione controlla solo i bit dei permessi di accesso, si ricordi che il
fatto che una directory abbia permesso di scrittura non significa che ci si
possa scrivere come in un file, e il fatto che un file abbia permesso di
esecuzione non comporta che contenga un programma eseguibile. La funzione
ritorna zero solo se tutte i permessi controllati sono disponibili, in caso
contrario (o di errore) ritorna -1.
\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}{|c|l|}
    \hline
    \textbf{\var{mode}} & \textbf{Significato} \\
    \hline
    \hline
    \macro{R\_OK} & verifica il permesso di lettura \\
    \macro{W\_OK} & verifica il permesso di scritture \\
    \macro{X\_OK} & verifica il permesso di esecuzione \\
    \macro{F\_OK} & verifica l'esistenza del file \\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Valori possibile per il parametro \var{mode} della funzione 
    \func{access}}
  \label{tab:file_access_mode_val}
\end{table}

Un esempio tipico per l'uso di questa funzione è quello di un processo che sta
eseguendo un programma coi privilegi di un altro utente (attraverso l'uso del
\acr{suid} bit) che vuole controllare se l'utente originale ha i permessi per
accedere ad un certo file.


\subsection{Le funzioni \func{chmod} e \func{fchmod}}
\label{sec:file_chmod}

Per cambiare i permessi di un file il sistema mette ad disposizione due
funzioni, che operano rispettivamente su un filename e su un file descriptor,
i loro prototipi sono:
\begin{functions}
  \headdecl{sys/types.h} 
  \headdecl{sys/stat.h} 
  
  \funcdecl{int chmod(const char *path, mode\_t mode)} Cambia i permessi del
  file indicato da \var{path} al valore indicato da \var{mode}.
  
  \funcdecl{int fchmod(int fd, mode\_t mode)} Analoga alla precedente, ma usa
  il file descriptor \var{fd} per indicare il file.
  
  \bodydesc{Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per
    un errore, in caso di errore \var{errno} può assumere i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EPERM}] L'\textit{effective user id} non corrisponde a quello
    del proprietario del file o non è zero.
  \end{errlist}
  ed inoltre \macro{EROFS} e \macro{EIO}; \func{chmod} restituisce anche
  \macro{EFAULT}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT}, \macro{ENOMEM},
  \macro{ENOTDIR}, \macro{EACCES}, \macro{ELOOP}; \func{fchmod} anche
  \macro{EBADF}.}
\end{functions}

I valori possibili per \var{mode} sono indicati in \ntab. I valori possono
esser combinati con l'OR binario delle relative costanti simboliche, o
specificati direttamente, come per l'analogo comando di shell, con il valore
numerico (la shell lo vuole in ottale, dato che i bit dei permessi sono
divisibili in gruppi di tre). Ad esempio i permessi standard assegnati ai
nuovi file (lettura e scrittura per il proprietario, sola lettura per il
gruppo e gli altri) sono corrispondenti al valore ottale $0644$, un programma
invece avrebbe anche il bit di esecuzione attivo, con un valore di $0755$, se
si volesse attivare il bit \acr{suid} il valore da fornire sarebbe $4755$.

\begin{table}[!htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{|c|c|l|}
    \hline
    \textbf{\var{mode}} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
    \hline
    \hline
    \macro{S\_ISUID} & 04000 & set user ID \\
    \macro{S\_ISGID} & 02000 & set group ID \\
    \macro{S\_ISVTX} & 01000 & sticky bit \\
    \hline
    \macro{S\_IRWXU} & 00700 & l'utente ha tutti i permessi \\
    \macro{S\_IRUSR} & 00400 & l'utente ha il permesso di lettura  \\
    \macro{S\_IWUSR} & 00200 & l'utente ha il permesso di scrittura \\
    \macro{S\_IXUSR} & 00100 & l'utente ha il permesso di esecuzione \\
    \hline
    \macro{S\_IRWXG} & 00070 & il gruppo ha tutti i permessi  \\
    \macro{S\_IRGRP} & 00040 & il gruppo ha il permesso di lettura  \\
    \macro{S\_IWGRP} & 00020 & il gruppo ha il permesso di scrittura \\
    \macro{S\_IXGRP} & 00010 & il gruppo ha il permesso di esecuzione \\
    \hline
    \macro{S\_IRWXO} & 00007 & gli altri hanno tutti i permessi \\
    \macro{S\_IROTH} & 00004 & gli altri hanno il permesso di lettura  \\
    \macro{S\_IWOTH} & 00002 & gli altri hanno il permesso di scrittura \\
    \macro{S\_IXOTH} & 00001 & gli altri hanno il permesso di esecuzione \\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{I valori delle costanti usate per indicare i permessi dei file.}
  \label{tab:file_permission_const}
\end{table}

Il cambiamento dei permessi di un file attraverso queste funzioni ha comunque
alcune limitazioni, provviste per motivi di sicurezza. Questo significa che
anche se si è proprietari del file non tutte le operazioni sono permesse, in
particolare:
\begin{enumerate}
\item siccome solo l'amministratore può settare lo \textit{sticky bit}; se
  l'\textit{effective user id} del processo non è zero esso viene
  automaticamente cancellato (senza notifica di errore) qualora sia stato
  indicato in \var{mode}.
\item per via della semantica SVR4 nella creazione dei nuovi file, si può
  avere il caso in cui il file creato da un processo è assegnato a un gruppo
  per il quale il processo non ha privilegi. Per evitare che si possa
  assegnare il bit \acr{sgid} ad un file appartenente a un gruppo per cui
  non si hanno diritti, questo viene automaticamente cancellato (senza
  notifica di errore) da \var{mode} qualora il gruppo del file non corrisponda
  a quelli associati al processo (la cosa non avviene quando
  l'\textit{effective user id} del processo è zero).
\end{enumerate}

Per alcuni filesystem\footnote{il filesystem \acr{ext2} supporta questa
  caratteristica, che è mutuata da BSD.} è inoltre prevista una ulteriore
misura di sicurezza, volta ad scongiurare l'abuso dei bit \acr{suid} e
\acr{sgid}; essa consiste nel cancellare automaticamente questi bit qualora un
processo che non appartenga all'amministratore scriva su un file. In questo
modo anche se un utente malizioso scopre un file \acr{suid} su cui può
scrivere, un eventuale modifica comporterà la perdita di ogni ulteriore
privilegio.

\subsection{La funzione \func{umask}}
\label{sec:file_umask}

Oltre che dai valori indicati in sede di creazione, i permessi assegnati ai
nuovi file sono controllati anche da una maschera di bit settata con la
funzione \func{umask}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{stat.h}
{mode\_t umask(mode\_t mask)}

  Setta la maschera dei permessi dei bit al valore specificato da \var{mask}
  (di cui vengono presi solo i 9 bit meno significativi).
  
  \bodydesc{La funzione ritorna il precedente valore della maschera. È una
    delle poche funzioni che non restituisce codici di errore.}
\end{prototype}

Questa maschera è una caratteristica di ogni processo e viene utilizzata per
impedire che alcuni permessi possano essere assegnati ai nuovi file in sede di
creazione, i bit indicati nella maschera vengono infatti esclusi quando un
nuovo file viene creato.

In genere questa maschera serve per impostare un default che escluda alcuni
permessi (usualmente quello di scrittura per il gruppo e gli altri,
corrispondente ad un valore di $022$). Essa è utile perché le routine
dell'interfaccia ANSI C degli stream non prevedono l'esistenza dei permessi, e
pertanto tutti i nuovi file vengono sempre creati con un default di $666$
(cioè permessi di lettura e scrittura per tutti, si veda
\tabref{tab:file_permission_const} per un confronto); in questo modo è
possibile cancellare automaticamente i permessi non voluti, senza doverlo fare
esplicitamente.

In genere il valore di \func{umask} viene stabilito una volta per tutte al
login a $022$, e di norma gli utenti non hanno motivi per modificarlo. Se però
si vuole che un processo possa creare un file che chiunque possa leggere
allora occorrerà cambiare il valore di \func{umask}.


\subsection{Le funzioni \func{chown}, \func{fchown} e \func{lchown}}
\label{sec:file_chown}

Come per i permessi, il sistema fornisce anche delle funzioni che permettano
di cambiare utente e gruppo cui il file appartiene; le funzioni in questione
sono tre e i loro prototipi sono i seguenti:
\begin{functions}
  \headdecl{sys/types.h} 
  \headdecl{sys/stat.h} 
  
  \funcdecl{int chown(const char *path, uid\_t owner, gid\_t group)}
  \funcdecl{int fchown(int fd, uid\_t owner, gid\_t group)}
  \funcdecl{int lchown(const char *path, uid\_t owner, gid\_t group)}

  Le funzioni cambiano utente e gruppo di appartenenza di un file ai valori
  specificati dalle variabili \var{owner} e \var{group}. 
  
  \bodydesc{Le funzioni restituiscono zero in caso di successo e -1 per
    un errore, in caso di errore \texttt{errno} viene settato ai valori:
  \begin{errlist}
  \item[\macro{EPERM}] L'\textit{effective user id} non corrisponde a quello
    del proprietario del file o non è zero, o utente e gruppo non sono validi
  \end{errlist}
  Oltre a questi entrambe restituiscono gli errori \macro{EROFS} e
  \macro{EIO}; \func{chown} restituisce anche \macro{EFAULT},
  \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT}, \macro{ENOMEM}, \macro{ENOTDIR},
  \macro{EACCES}, \macro{ELOOP}; \func{fchown} anche \macro{EBADF}.}
\end{functions}

In Linux soltanto l'amministratore può cambiare il proprietario di un file,
seguendo la semantica di BSD che non consente agli utenti di assegnare i loro
file ad altri (per evitare eventuali aggiramenti delle quote).
L'amministratore può cambiare il gruppo di un file, il proprietario può
cambiare il gruppo dei file che gli appartengono solo se il nuovo gruppo è il
suo gruppo primario o uno dei gruppi a cui appartiene.

La funzione \func{chown} segue i link simbolici, per operare direttamente su
in link simbolico si deve usare la funzione \func{lchown}\footnote{fino alla
  versione 2.1.81 in Linux \func{chown} non seguiva i link simbolici, da
  allora questo comportamento è stato assegnato alla funzione \func{lchown},
  introdotta per l'occasione, ed è stata creata una nuova system call per
  \func{chown} che seguisse i link simbolici}. La funzione \func{fchown} opera
su un file aperto, essa è mutuata da BSD, ma non è nello standard POSIX.
Un'altra estensione rispetto allo standard POSIX è che specificando -1 come
valore per \var{owner} e \var{group} i valori restano immutati. 

Quando queste funzioni sono chiamate con successo da un processo senza i
privilegi di root entrambi i bit \acr{suid} e \acr{sgid} vengono
cancellati. Questo non avviene per il bit \acr{sgid} nel caso in cui esso
sia usato (in assenza del corrispondente permesso di esecuzione) per indicare
che per il file è attivo il \textit{mandatory locking}.

%La struttura fondamentale che contiene i dati essenziali relativi ai file è il
%cosiddetto \textit{inode}; questo conterrà informazioni come il
%tipo di file (file di dispositivo, directory, file di dati, per un elenco
%completo vedi \ntab), i permessi (vedi \secref{sec:file_perms}), le date (vedi
%\secref{sec:file_times}).