Inizio revisione capitolo 6.
[gapil.git] / filedir.tex
1 %% filedir.tex
2 %%
3 %% Copyright (C) 2000-2012 Simone Piccardi.  Permission is granted to
4 %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
5 %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
6 %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
7 %% with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover Texts.  A copy of the
8 %% license is included in the section entitled "GNU Free Documentation
9 %% License".
10 %%
11
12 \chapter{La gestione di file e directory}
13 \label{cha:files_and_dirs}
14
15 In questo capitolo tratteremo in dettaglio le modalità con cui si gestiscono
16 file e directory, iniziando da un approfondimento dell'architettura del
17 sistema illustrata a grandi linee in sez.~\ref{sec:file_arch_overview} ed
18 illustrando le principali caratteristiche di un filesystem e le interfacce
19 che consentono di controllarne il montaggio e lo smontaggio. 
20
21 Esamineremo poi le funzioni di libreria che si usano per copiare, spostare e
22 cambiare i nomi di file e directory e l'interfaccia che permette la
23 manipolazione dei loro attributi. Tratteremo inoltre la struttura di base del
24 sistema delle protezioni e del controllo dell'accesso ai file e le successive
25 estensioni (\textit{Extended Attributes}, ACL, quote disco,
26 \textit{capabilities}). Tutto quello che riguarda invece la gestione dell'I/O
27 sui file è lasciato al capitolo successivo.
28
29
30
31 \section{L'architettura della gestione dei file}
32 \label{sec:file_arch_func}
33
34 In questa sezione tratteremo con maggiori dettagli rispetto a quanto visto in
35 sez.~\ref{sec:file_arch_overview} il \textit{Virtual File System} di Linux e
36 come il kernel può gestire diversi tipi di filesystem, descrivendo prima le
37 caratteristiche generali di un filesystem di un sistema unix-like, per poi
38 fare una panoramica sul filesystem più usato con Linux, l'\acr{ext2} ed i suoi
39 successori.
40
41
42 \subsection{Il funzionamento del \textit{Virtual File System} di Linux}
43 \label{sec:file_vfs_work}
44
45 % NOTE articolo interessante:
46 % http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-virtual-filesystem-switch/index.html?ca=dgr-lnxw97Linux-VFSdth-LXdW&S_TACT=105AGX59&S_CMP=GRlnxw97
47
48 \itindbeg{Virtual~File~System}
49
50 Come illustrato brevemente in sez.~\ref{sec:file_arch_overview} in Linux il
51 concetto di \textit{everything is a file} è stato implementato attraverso il
52 \textit{Virtual File System}, la cui struttura generale è illustrata in
53 fig.~\ref{fig:file_VFS_scheme}.  Il VFS definisce un insieme di funzioni che
54 tutti i filesystem devono implementare per l'accesso ai file che contengono e
55 l'interfaccia che consente di eseguire l'I/O sui file, che questi siano di
56 dati o dispositivi. 
57
58 \itindbeg{inode}
59
60 L'interfaccia fornita dal VFS comprende in sostanza tutte le funzioni che
61 riguardano i file, le operazioni implementate dal VFS sono realizzate con una
62 astrazione che prevede quattro tipi di oggetti strettamente correlati: i
63 filesystem, le \textit{dentry}, gli \textit{inode} ed i file. A questi oggetti
64 corrispondono una serie di apposite strutture definite dal kernel che
65 contengono come campi le funzioni di gestione e realizzano l'infrastruttura
66 del VFS. L'interfaccia è molto complessa, ne faremo pertanto una trattazione
67 estremamente semplificata che consenta di comprenderne i principi
68 di funzionamento.
69
70 Il VFS usa una tabella mantenuta dal kernel che contiene il nome di ciascun
71 filesystem supportato, quando si vuole inserire il supporto di un nuovo
72 filesystem tutto quello che occorre è chiamare la funzione
73 \code{register\_filesystem} passando come argomento la struttura
74 \kstruct{file\_system\_type} (la cui definizione è riportata in
75 fig.~\ref{fig:kstruct_file_system_type}) relativa a quel filesystem. Questa
76 verrà inserita nella tabella, ed il nuovo filesystem comparirà in
77 \procfile{/proc/filesystems}.
78
79 \begin{figure}[!htb]
80   \footnotesize \centering
81   \begin{minipage}[c]{0.80\textwidth}
82     \includestruct{listati/file_system_type.h}
83   \end{minipage}
84   \normalsize 
85   \caption{Estratto della struttura \kstructd{file\_system\_type} usata dal
86     VFS (da \texttt{include/linux/fs.h}).}
87   \label{fig:kstruct_file_system_type}
88 \end{figure}
89
90 La struttura \kstruct{file\_system\_type}, oltre ad una serie di dati interni,
91 come il nome del tipo di filesystem nel campo \var{name},\footnote{quello che
92   viene riportato in \procfile{/proc/filesystems} e che viene usato come
93   valore del parametro dell'opzione \texttt{-t} del comando \texttt{mount} che
94   indica il tipo di filesystem.}  contiene i riferimenti alle funzioni di base
95 che consentono l'utilizzo di quel filesystem. In particolare la funzione
96 \code{mount} del quarto campo è quella che verrà invocata tutte le volte che
97 si dovrà effettuare il montaggio di un filesystem di quel tipo. Per ogni nuovo
98 filesystem si dovrà allocare una di queste strutture ed inizializzare i
99 relativi campi con i dati specifici di quel filesystem, ed in particolare si
100 dovrà creare anche la relativa versione della funzione \code{mount}.
101
102 \itindbeg{pathname}
103 \itindbeg{pathname~resolution}
104
105 Come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file_system_type} questa funzione
106 restituisce una \textit{dentry}, abbreviazione che sta per \textit{directory
107   entry}. Le \textit{dentry} sono gli oggetti che il kernel usa per eseguire
108 la \textit{pathname resolution}, ciascuna di esse corrisponde ad un
109 \textit{pathname} e contiene il riferimento ad un \textit{inode}, che come
110 vedremo a breve è l'oggetto usato dal kernel per identificare un un
111 file.\footnote{in questo caso si parla di file come di un qualunque oggetto
112   generico che sta sul filesystem e non dell'oggetto file del VFS cui
113   accennavamo prima.} La \textit{dentry} ottenuta dalla chiamata alla funzione
114 \code{mount} sarà inserita in corrispondenza al \textit{pathname} della
115 directory in cui il filesystem è stato montato.
116
117 % NOTA: struct dentry è dichiarata in include/linux/dcache.h
118
119 Le \textit{dentry} sono oggetti del VFS che vivono esclusivamente in memoria,
120 nella cosiddetta \textit{directory entry cache} (spesso chiamata in breve
121 \textit{dcache}). Ogni volta che una \textit{system call} specifica un
122 \textit{pathname} viene effettuata una ricerca nella \textit{dcache} per
123 ottenere immediatamente la \textit{dentry} corrispondente,\footnote{il buon
124   funzionamento della \textit{dcache} è in effetti di una delle parti più
125   critiche per le prestazioni del sistema.} che a sua volta ci darà, tramite
126 l'\textit{inode}, il riferimento al file.
127
128 Dato che normalmente non è possibile mantenere nella \textit{dcache} le
129 informazioni relative a tutto l'albero dei file la procedura della
130 \textit{pathname resolution} richiede un meccanismo con cui riempire gli
131 eventuali vuoti. Il meccanismo prevede che tutte le volte che si arriva ad una
132 \textit{dentry} mancante venga invocata la funzione \texttt{lookup}
133 dell'\textit{inode} associato alla \textit{dentry} precedente nella
134 risoluzione del \textit{pathname},\footnote{che a questo punto è una
135   directory, per cui si può cercare al suo interno il nome di un file.} il cui
136 scopo è risolvere il nome mancante e fornire la sua \textit{dentry} che a
137 questo punto verrà inserita nella cache.
138
139 Dato che tutte le volte che si monta un filesystem la funzione \texttt{mount}
140 della corrispondente \kstruct{file\_system\_type} inserisce la \textit{dentry}
141 iniziale nel \itindex{mount~point} \textit{mount point} dello stesso, si avrà
142 comunque un punto di partenza. Inoltre essendo questa \textit{dentry} relativa
143 a quel tipo di filesystem essa farà riferimento ad un \textit{inode} di quel
144 filesystem, e come vedremo questo farà sì che venga eseguita una
145 \texttt{lookup} adatta per effettuare la risoluzione dei nomi per quel
146 filesystem.
147
148 \itindend{pathname}
149 \itindend{pathname~resolution}
150
151 % Un secondo effetto della chiamata funzione \texttt{mount} di
152 % \kstruct{file\_system\_type} è quello di allocare una struttura
153 % \kstruct{super\_block} per ciascuna istanza montata, che contiene le
154 % informazioni generali di un qualunque filesystem montato, come le opzioni di
155 % montaggio, le dimensioni dei blocchi, quando il filesystem è stato montato
156 % ecc. Fra queste però viene pure inserta, nel campo \var{s\_op}, una ulteriore
157 % struttura \kstruct{super\_operations}, il cui contenuto sono i puntatori
158 % alle funzioni di gestione di un filesystem, anche inizializzata in modo da
159 % utilizzare le versioni specifiche di quel filesystem.
160
161 L'oggetto più importante per il funzionamento del VFS è probabilmente
162 l'\textit{inode}, ma con questo nome si può fare riferimento a due cose
163 diverse.  La prima è la struttura su disco (su cui torneremo anche in
164 sez.~\ref{sec:file_filesystem}) che fa parte della organizzazione dei dati
165 realizzata dal filesystem e che contiene le informazioni relative alle
166 proprietà (i cosiddetti \textsl{metadati}) di ogni oggetto presente su di esso
167 (si intende al solito uno qualunque dei tipi di file di
168 tab.~\ref{tab:file_file_types}).
169
170 La seconda è la corrispondente struttura \kstruct{inode}, della cui
171 definizione si è riportato un estratto in
172 fig.~\ref{fig:kstruct_inode}.\footnote{l'estratto fa riferimento alla versione
173   del kernel 2.6.37.} Questa struttura viene mantenuta in memoria ed è a
174 questa che facevamo riferimento quando parlavamo dell'\textit{inode} associato
175 a ciascuna \textit{dentry}. Nella struttura in memoria sono presenti gli
176 stessi \textsl{metadati} memorizzati su disco, che vengono letti quando questa
177 struttura viene allocata e trascritti all'indietro se modificati.
178
179 \begin{figure}[!htb]
180   \footnotesize \centering
181   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
182     \includestruct{listati/inode.h}
183   \end{minipage}
184   \normalsize 
185   \caption{Estratto della struttura \kstructd{inode} del kernel (da
186     \texttt{include/linux/fs.h}).}
187   \label{fig:kstruct_inode}
188 \end{figure}
189
190 Il fatto che la struttura \kstruct{inode} sia mantenuta in memoria,
191 direttamente associata ad una \textit{dentry}, rende sostanzialmente immediate
192 le operazioni che devono semplicemente effettuare un accesso ai dati in essa
193 contenuti: è così ad esempio che viene realizzata la \textit{system call}
194 \func{stat} che vedremo in sez.~\ref{sec:file_stat}. Rispetto ai dati salvati
195 sul disco questa struttura contiene però anche quanto necessario alla
196 implementazione del VFS, ed in particolare è importante il campo \var{i\_op}
197 che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_inode}, contiene il puntatore ad
198 una struttura di tipo \kstruct{inode\_operation}, la cui definizione si può
199 trovare nel file \texttt{include/kernel/fs.h} dei sorgenti del kernel.
200
201 Questa struttura non è altro che una tabella di funzioni, ogni suo membro cioè
202 è un puntatore ad una funzione e, come suggerisce il nome della struttura
203 stessa, queste funzioni sono quelle che definiscono le operazioni che il VFS
204 può compiere su un \textit{inode}. Si sono riportate in
205 tab.~\ref{tab:file_inode_operations} le più rilevanti.
206
207 \begin{table}[htb]
208   \centering
209   \footnotesize
210   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
211     \hline
212     \textbf{Funzione} & \textbf{Operazione} \\
213     \hline
214     \hline
215     \textsl{\code{create}} & Chiamata per creare un nuovo file (vedi
216                              sez.~\ref{sec:file_open_close}).\\ 
217     \textsl{\code{link}}   & Crea un \textit{hard link} (vedi
218                              sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}).\\
219     \textsl{\code{unlink}} & Cancella un \textit{hard link} (vedi
220                              sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}).\\
221     \textsl{\code{symlink}}& Crea un collegamento simbolico (vedi
222                              sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}).\\
223     \textsl{\code{mkdir}}  & Crea una directory (vedi
224                              sez.~\ref{sec:file_dir_creat_rem}).\\
225     \textsl{\code{rmdir}}  & Rimuove una directory (vedi
226                              sez.~\ref{sec:file_dir_creat_rem}).\\
227     \textsl{\code{mknod}}  & Crea un \index{file!speciali} file speciale (vedi
228                              sez.~\ref{sec:file_mknod}).\\
229     \textsl{\code{rename}} & Cambia il nome di un file (vedi
230                              sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}).\\
231     \textsl{\code{lookup}}&  Risolve il nome di un file.\\
232     \hline
233   \end{tabular}
234   \caption{Le principali operazioni sugli \textit{inode} definite tramite
235     \kstruct{inode\_operation}.} 
236   \label{tab:file_inode_operations}
237 \end{table}
238
239 Possiamo notare come molte di queste funzioni abbiano nomi sostanzialmente
240 identici alle varie \textit{system call} con le quali si gestiscono file e
241 directory, che tratteremo nel resto del capitolo. Quello che succede è che
242 tutte le volte che deve essere eseguita una \textit{system call}, o una
243 qualunque altra operazione su un \textit{inode} (come \texttt{lookup}) il VFS
244 andrà ad utilizzare la funzione corrispondente attraverso il puntatore
245 \var{i\_op}.
246
247 Sarà allora sufficiente che nella realizzazione di un filesystem si crei una
248 implementazione di queste funzioni per quel filesystem e si allochi una
249 opportuna istanza di \kstruct{inode\_operation} contenente i puntatori a dette
250 funzioni. A quel punto le strutture \kstruct{inode} usate per gli oggetti di
251 quel filesystem otterranno il puntatore alla relativa istanza di
252 \kstruct{inode\_operation} e verranno automaticamente usate le funzioni
253 corrette.
254
255 Si noti però come in tab.~\ref{tab:file_inode_operations} non sia presente la
256 funzione \texttt{open} che invece è citata in
257 tab.~\ref{tab:file_file_operations}.\footnote{essa può essere comunque
258   invocata dato che nella struttura \kstruct{inode} è presente anche il
259   puntatore \var{i\_fop} alla struttura \kstruct{file\_operation} che fornisce
260   detta funzione.} Questo avviene perché su Linux l'apertura di un file
261 richiede comunque un'altra operazione che mette in gioco l'omonimo oggetto del
262 VFS: l'allocazione di una struttura di tipo \kstruct{file} che viene associata
263 ad ogni file aperto nel sistema.  I motivi per cui viene usata una struttura a
264 parte sono diversi, anzitutto, come illustrato in sez.~\ref{sec:file_fd},
265 questa è necessaria per le operazioni eseguite dai processi con l'interfaccia
266 dei file descriptor. Ogni processo infatti mantiene il riferimento ad una
267 struttura \kstruct{file} per ogni file che ha aperto, ed è tramite essa che
268 esegue le operazioni di I/O. Inoltre il kernel mantiene un elenco di tutti i
269 file aperti nella \itindex{file~table} \textit{file table}.
270
271 Inoltre se le operazioni relative agli \textit{inode} fanno riferimento ad
272 oggetti posti all'interno di un filesystem e vi si applicano quindi le
273 funzioni fornite nell'implementazione di quest'ultimo, quando si apre un file
274 questo può essere anche un file di dispositivo, ed in questo caso il VFS
275 invece di usare le operazioni fornite dal filesystem (come farebbe per un file
276 di dati) dovrà invece ricorrere a quelle fornite dal driver del dispositivo.
277
278 \itindend{inode}
279
280 \begin{figure}[!htb]
281   \footnotesize \centering
282   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
283     \includestruct{listati/file.h}
284   \end{minipage}
285   \normalsize 
286   \caption{Estratto della struttura \kstructd{file} del kernel (da
287     \texttt{include/linux/fs.h}).}
288   \label{fig:kstruct_file}
289 \end{figure}
290
291 Come si può notare dall'estratto di fig.~\ref{fig:kstruct_file}, la struttura
292 \kstruct{file} contiene, oltre ad alcune informazioni usate dall'interfaccia
293 dei file descriptor il cui significato emergerà più avanti, il puntatore
294 \var{f\_op} ad una struttura \kstruct{file\_operation}. Questa è l'analoga per
295 i file di \kstruct{inode\_operation}, e definisce le operazioni generiche
296 fornite dal VFS per i file. Si sono riportate in
297 tab.~\ref{tab:file_file_operations} le più significative.
298
299 \begin{table}[htb]
300   \centering
301   \footnotesize
302   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
303     \hline
304     \textbf{Funzione} & \textbf{Operazione} \\
305     \hline
306     \hline
307     \textsl{\code{open}}   & Apre il file (vedi
308                              sez.~\ref{sec:file_open_close}).\\ 
309     \textsl{\code{read}}   & Legge dal file (vedi sez.~\ref{sec:file_read}).\\
310     \textsl{\code{write}}  & Scrive sul file (vedi 
311                              sez.~\ref{sec:file_write}).\\
312     \textsl{\code{llseek}} & Sposta la posizione corrente sul file (vedi
313                              sez.~\ref{sec:file_lseek}).\\
314     \textsl{\code{ioctl}}  & Accede alle operazioni di controllo 
315                              (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
316     \textsl{\code{readdir}}& Legge il contenuto di una directory (vedi 
317                              sez.~\ref{sec:file_dir_read}).\\
318     \textsl{\code{poll}}   & Usata nell'I/O multiplexing (vedi
319                              sez.~\ref{sec:file_multiplexing}).\\
320     \textsl{\code{mmap}}   & Mappa il file in memoria (vedi 
321                              sez.~\ref{sec:file_memory_map}).\\
322     \textsl{\code{release}}& Chiamata quando l'ultimo riferimento a un file 
323                              aperto è chiuso.\\
324     \textsl{\code{fsync}}  & Sincronizza il contenuto del file (vedi
325                              sez.~\ref{sec:file_sync}).\\
326     \textsl{\code{fasync}} & Abilita l'I/O asincrono (vedi
327                              sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) sul file.\\
328     \hline
329   \end{tabular}
330   \caption{Operazioni sui file definite tramite \kstruct{file\_operation}.}
331   \label{tab:file_file_operations}
332 \end{table}
333
334 Anche in questo caso tutte le volte che deve essere eseguita una
335 \textit{system call} o una qualunque altra operazione sul file il VFS andrà ad
336 utilizzare la funzione corrispondente attraverso il puntatore
337 \var{f\_op}. Dato che è cura del VFS quando crea la struttura all'apertura del
338 file assegnare a \var{f\_op} il puntatore alla versione di
339 \kstruct{file\_operation} corretta per quel file, sarà possibile scrivere allo
340 stesso modo sulla porta seriale come su un normale file di dati, e lavorare
341 sui file allo stesso modo indipendentemente dal filesystem.
342
343 Il VFS realizza la quasi totalità delle operazioni relative ai file grazie
344 alle funzioni presenti nelle due strutture \kstruct{inode\_operation} e
345 \kstruct{file\_operation}.  Ovviamente non è detto che tutte le operazioni
346 possibili siano poi disponibili in tutti i casi, ad esempio \code{llseek} non
347 sarà presente per un dispositivo come la porta seriale o per una fifo, mentre
348 sui file del filesystem \texttt{vfat} non saranno disponibili i permessi, ma
349 resta il fatto che grazie al VFS le \textit{system call} per le operazioni sui
350 file possono restare sempre le stesse nonostante le enormi differenze che
351 possono esserci negli oggetti a cui si applicano.
352  
353
354 \itindend{Virtual~File~System}
355
356 % NOTE: documentazione interessante:
357 %       * sorgenti del kernel: Documentation/filesystems/vfs.txt
358 %       * http://thecoffeedesk.com/geocities/rkfs.html
359 %       * http://www.linux.it/~rubini/docs/vfs/vfs.html
360
361
362
363 \subsection{Il funzionamento di un filesystem Unix}
364 \label{sec:file_filesystem}
365
366 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_arch_overview} Linux (ed ogni sistema
367 unix-like) organizza i dati che tiene su disco attraverso l'uso di un
368 filesystem. Una delle caratteristiche di Linux rispetto agli altri Unix è
369 quella di poter supportare, grazie al VFS, una enorme quantità di filesystem
370 diversi, ognuno dei quali avrà una sua particolare struttura e funzionalità
371 proprie.  Per questo non entreremo nei dettagli di un filesystem specifico, ma
372 daremo una descrizione a grandi linee che si adatta alle caratteristiche
373 comuni di qualunque filesystem di un sistema unix-like.
374
375 Una possibile strutturazione dell'informazione su un disco è riportata in
376 fig.~\ref{fig:file_disk_filesys}, dove si hanno tre filesystem su tre
377 partizioni. In essa per semplicità si è fatto riferimento alla struttura del
378 filesystem \acr{ext2}, che prevede una suddivisione dei dati in \textit{block
379   group}.  All'interno di ciascun \textit{block group} viene anzitutto
380 replicato il cosiddetto \itindex{superblock} \textit{superblock}, (la
381 struttura che contiene l'indice iniziale del filesystem e che consente di
382 accedere a tutti i dati sottostanti) e creata una opportuna suddivisione dei
383 dati e delle informazioni per accedere agli stessi.  Sulle caratteristiche di
384 \acr{ext2} e derivati torneremo in sez.~\ref{sec:file_ext2}.
385
386 \itindbeg{inode}
387
388 È comunque caratteristica comune di tutti i filesystem per Unix,
389 indipendentemente da come poi viene strutturata nei dettagli questa
390 informazione, prevedere la presenza di due tipi di risorse: gli
391 \textit{inode}, cui abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, che
392 sono le strutture che identificano i singoli oggetti sul filesystem, e i
393 blocchi, che invece attengono allo spazio disco che viene messo a disposizione
394 per i dati in essi contenuti.
395
396 \begin{figure}[!htb]
397   \centering
398   \includegraphics[width=12cm]{img/disk_struct}
399   \caption{Organizzazione dello spazio su un disco in partizioni e
400   filesystem.}
401   \label{fig:file_disk_filesys}
402 \end{figure}
403
404 Se si va ad esaminare con maggiore dettaglio la strutturazione
405 dell'informazione all'interno del filesystem \textsl{ext2}, tralasciando i
406 dettagli relativi al funzionamento del filesystem stesso come la
407 strutturazione in gruppi dei blocchi, il \itindex{superblock}
408 \textit{superblock} e tutti i dati di gestione possiamo esemplificare la
409 situazione con uno schema come quello esposto in
410 fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}.
411
412 \begin{figure}[!htb]
413   \centering
414   \includegraphics[width=12cm]{img/filesys_struct}
415   \caption{Strutturazione dei dati all'interno di un filesystem.}
416   \label{fig:file_filesys_detail}
417 \end{figure}
418
419 Da fig.~\ref{fig:file_filesys_detail} si evidenziano alcune delle
420 caratteristiche di base di un filesystem, che restano le stesse anche su
421 filesystem la cui organizzazione dei dati è totalmente diversa da quella
422 illustrata, e sulle quali è bene porre attenzione visto che sono fondamentali
423 per capire il funzionamento delle funzioni che manipolano i file e le
424 directory che tratteremo nel prosieguo del capitolo. In particolare è
425 opportuno tenere sempre presente che:
426
427
428 \begin{enumerate}
429   
430 \item L'\textit{inode} contiene i cosiddetti \textsl{metadati}, vale dire le
431   informazioni riguardanti le proprietà del file come oggetto del filesystem:
432   il tipo di file, i permessi di accesso, le dimensioni, i puntatori ai
433   blocchi fisici che contengono i dati e così via. Le informazioni che la
434   funzione \func{stat} (vedi sez.~\ref{sec:file_stat}) fornisce provengono
435   dall'\textit{inode}.  Dentro una directory si troverà solo il nome del file
436   e il numero dell'\textit{inode} ad esso associato; il nome non è una
437   proprietà del file e non viene mantenuto nell'\textit{inode}. Da da qui in
438   poi chiameremo il nome del file contenuto in una directory
439   ``\textsl{voce}'', come traduzione della nomenclatura inglese
440   \textit{directory entry} che non useremo per evitare confusione con le
441   \textit{dentry} del kernel viste in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}.
442   
443 \item Come mostrato in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail} per i file
444   \texttt{macro.tex} e \texttt{gapil\_macro.tex}, ci possono avere più voci
445   che fanno riferimento allo stesso \textit{inode}. Fra le proprietà di un
446   file mantenute nell'\textit{inode} c'è anche il contatore con il numero di
447   riferimenti che sono stati fatti ad esso, il cosiddetto \textit{link
448     count}.\footnote{mantenuto anche nel campo \var{i\_nlink} della struttura
449     \kstruct{inode} di fig.~\ref{fig:kstruct_inode}.}  Solo quando questo
450   contatore si annulla i dati del file possono essere effettivamente rimossi
451   dal disco. Per questo la funzione per cancellare un file si chiama
452   \func{unlink} (vedi sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}), ed in realtà non
453   cancella affatto i dati del file, ma si limita ad eliminare la relativa voce
454   da una directory e decrementare il numero di riferimenti
455   nell'\textit{inode}.
456   
457 \item All'interno di ogni filesystem ogni \textit{inode} è identificato da un
458   numero univoco. Il numero di \textit{inode} associato ad una voce in una
459   directory si riferisce ad questo numero e non ci può essere una directory
460   che contiene riferimenti ad \textit{inode} relativi ad altri filesystem.
461   Questa è la ragione che limita l'uso del comando \cmd{ln}, che crea una
462   nuova voce per un file esistente con la funzione \func{link} (vedi
463   sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}), a operare su file nel filesystem
464   corrente.
465   
466 \item Quando si cambia nome ad un file senza cambiare filesystem il contenuto
467   del file non viene spostato fisicamente, viene semplicemente creata una
468   nuova voce per l'\textit{inode} in questione e rimossa la precedente, questa
469   è la modalità in cui opera normalmente il comando \cmd{mv} attraverso la
470   funzione \func{rename} (vedi sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}). Questa
471   operazione non modifica minimamente neanche l'\textit{inode} del file, dato
472   che non si opera sul file ma sulla directory che lo contiene.
473
474 \item Gli \textit{inode} dei file, che contengono i \textsl{metadati}, ed i
475   blocchi di spazio disco, che contengono i dati, sono risorse indipendenti ed
476   in genere vengono gestite come tali anche dai diversi filesystem; è pertanto
477   possibile esaurire sia lo spazio disco (il caso più comune) che lo spazio
478   per gli \textit{inode}. Nel primo caso non sarà possibile allocare ulteriore
479   spazio, ma si potranno creare file (vuoti), nel secondo non si potranno
480   creare nuovi file, ma si potranno estendere quelli che ci
481   sono.\footnote{questo comportamento non è generale, alcuni filesystem
482     evoluti possono evitare il problema dell'esaurimento degli \textit{inode}
483     riallocando lo spazio disco libero per i blocchi.}
484
485 \end{enumerate}
486
487 \begin{figure}[!htb]
488   \centering 
489   \includegraphics[width=12cm]{img/dir_links}
490   \caption{Organizzazione dei \textit{link} per le directory.}
491   \label{fig:file_dirs_link}
492 \end{figure}
493
494 Infine tenga presente che, essendo file pure loro, il numero di riferimenti
495 esiste anche per le directory. Per questo se a partire dalla situazione
496 mostrata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail} creiamo una nuova directory
497 \file{img} nella directory \file{gapil}, avremo una situazione come quella
498 illustrata in fig.~\ref{fig:file_dirs_link}.
499
500 La nuova directory avrà un numero di riferimenti pari a due, in quanto è
501 referenziata dalla directory da cui si era partiti (in cui è inserita la nuova
502 voce che fa riferimento a \texttt{img}) e dalla voce interna ``\texttt{.}''
503 che è presente in ogni directory.  Questo è il valore che si troverà sempre
504 per ogni directory che non contenga a sua volta altre directory. Al contempo,
505 la directory da cui si era partiti avrà un numero di riferimenti di almeno
506 tre, in quanto adesso sarà referenziata anche dalla voce ``\texttt{..}'' di
507 \texttt{img}. L'aggiunta di una sottodirectory fa cioè crescere di uno il
508 \textit{link count} della directory genitrice.
509
510 \itindend{inode}
511
512
513 \subsection{Alcuni dettagli sul filesystem \textsl{ext2} e successori}
514 \label{sec:file_ext2}
515
516
517 Benché non esista ``il'' filesystem di Linux, dato che esiste un supporto
518 nativo di diversi filesystem che sono in uso da anni, quello che gli avvicina
519 di più è la famiglia di filesystem evolutasi a partire dal \textit{second
520   extended filesystem}, o \acr{ext2}. Il filesystem \acr{ext2} ha subito un
521 grande sviluppo e diverse evoluzioni, fra cui l'aggiunta del
522 \textit{journaling} con il passaggio ad \acr{ext3}, che probabilmente è ancora
523 il filesystem più diffuso, ed una serie di ulteriori miglioramenti con il
524 successivo \acr{ext4}, che sta iniziando a sostituirlo gradualmente. In futuro
525 è previsto che questo debba essere sostituito da un filesystem completamente
526 diverso, \acr{btrfs}, che dovrebbe diventare il filesystem standard di Linux,
527 ma questo al momento è ancora in fase di sviluppo.\footnote{si fa riferimento
528   al momento dell'ultima revisione di di questo paragrafo, l'inizio del 2012.}
529
530 Il filesystem \acr{ext2} nasce come filesystem nativo per Linux a partire
531 dalle prime versioni del kernel e supporta tutte le caratteristiche di un
532 filesystem standard Unix: è in grado di gestire nomi di file lunghi (256
533 caratteri, estensibili a 1012) e supporta una dimensione massima dei file fino
534 a 4~Tb. I successivi filesystem \acr{ext3} ed \acr{ext4} sono evoluzioni di
535 questo filesystem, e sia pure con molti miglioramenti ed estensioni
536 significative ne mantengono le caratteristiche fondamentali.
537
538 Oltre alle caratteristiche standard, \acr{ext2} fornisce alcune estensioni che
539 non sono presenti su un classico filesystem di tipo Unix; le principali sono
540 le seguenti:
541 \begin{itemize}
542 \item gli attributi estesi (vedi sez.~\ref{sec:file_xattr}) che consentono di
543   estendere le informazioni salvabili come metadati e le ACL (vedi
544   sez.~\ref{sec:file_ACL}) che consentono di estendere il modello tradizionale
545   dei permessi sui file.
546 \item sono supportate entrambe le semantiche di BSD e SVr4 come opzioni di
547   montaggio. La semantica BSD comporta che i file in una directory sono creati
548   con lo stesso identificatore di gruppo della directory che li contiene. La
549   semantica SVr4 comporta che i file vengono creati con l'identificatore del
550   gruppo primario del processo, eccetto il caso in cui la directory ha il bit
551   di \acr{sgid} impostato (per una descrizione dettagliata del significato di
552   questi termini si veda sez.~\ref{sec:file_access_control}), nel qual caso
553   file e subdirectory ereditano sia il \ids{GID} che lo \acr{sgid}.
554 \item l'amministratore può scegliere la dimensione dei blocchi del filesystem
555   in fase di creazione, a seconda delle sue esigenze: blocchi più grandi
556   permettono un accesso più veloce, ma sprecano più spazio disco.
557 \item il filesystem implementa collegamenti simbolici veloci, in cui il nome
558   del file non è salvato su un blocco, ma tenuto all'interno \itindex{inode}
559   dell'\textit{inode} (evitando letture multiple e spreco di spazio), non
560   tutti i nomi però possono essere gestiti così per limiti di spazio (il
561   limite è 60 caratteri).
562 \item vengono supportati \itindex{file~attributes} i cosiddetti \textit{file
563     attributes} che attivano comportamenti specifici per i file su cui vengono
564   attivati come marcarli come immutabili (che possono cioè essere soltanto
565   letti) per la protezione di file di configurazione sensibili, o come
566   \textit{append-only} (che possono essere aperti in scrittura solo per
567   aggiungere dati) per la protezione dei file di log.
568 \end{itemize}
569
570 La struttura di \acr{ext2} è stata ispirata a quella del filesystem di BSD: un
571 filesystem è composto da un insieme di blocchi, la struttura generale è quella
572 riportata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, in cui la partizione è divisa
573 in gruppi di blocchi.
574
575 Ciascun gruppo di blocchi contiene una copia delle informazioni essenziali del
576 filesystem (i \itindex{superblock} \textit{superblock} sono quindi ridondati)
577 per una maggiore affidabilità e possibilità di recupero in caso di corruzione
578 del \itindex{superblock} \textit{superblock} principale. L'utilizzo di
579 raggruppamenti di blocchi ha inoltre degli effetti positivi nelle prestazioni
580 dato che viene ridotta la distanza fra i dati e la tabella degli
581 \itindex{inode} \textit{inode}.
582
583 \begin{figure}[!htb]
584   \centering
585   \includegraphics[width=9cm]{img/dir_struct}  
586   \caption{Struttura delle directory nel \textit{second extended filesystem}.}
587   \label{fig:file_ext2_dirs}
588 \end{figure}
589
590 Le directory sono implementate come una \itindex{linked~list} \textit{linked
591   list} con voci di dimensione variabile. Ciascuna voce della lista contiene
592 il numero di \itindex{inode} \textit{inode}, la sua lunghezza, il nome del
593 file e la sua lunghezza, secondo lo schema in fig.~\ref{fig:file_ext2_dirs};
594 in questo modo è possibile implementare nomi per i file anche molto lunghi
595 (fino a 1024 caratteri) senza sprecare spazio disco.
596
597 Con l'introduzione del filesystem \textit{ext3} sono state introdotte diverse
598 modifiche strutturali, la principale di queste è quella che \textit{ext3} è un
599 filesystem \textit{journaled}, è cioè in grado di eseguire una registrazione
600 delle operazioni di scrittura su un giornale (uno speciale file interno) in
601 modo da poter garantire il ripristino della coerenza dei dati del
602 filesystem\footnote{si noti bene che si è parlato di dati \textsl{del}
603   filesystem, non di dati \textsl{nel} filesystem, quello di cui viene
604   garantito un veloce ripristino è relativo ai dati della struttura interna
605   del filesystem, non di eventuali dati contenuti nei file che potrebbero
606   essere stati persi.} in brevissimo tempo in caso di interruzione improvvisa
607 della corrente o di crollo del sistema che abbia causato una interruzione
608 della scrittura dei dati sul disco.
609
610 Oltre a questo \textit{ext3} introduce ulteriori modifiche volte a migliorare
611 sia le prestazioni che la semplicità di gestione del filesystem, in
612 particolare per le directory si è passato all'uso di alberi binari con
613 indicizzazione tramite hash al posto delle \textit{linked list} che abbiamo
614 illustrato, ottenendo un forte guadagno di prestazioni in caso di directory
615 contenenti un gran numero di file.
616
617 % TODO (bassa priorità) portare a ext3, ext4 e btrfs ed illustrare le
618 % problematiche che si possono incontrare (in particolare quelle relative alla
619 % perdita di contenuti in caso di crash del sistema)
620 % TODO (media priorità) trattare btrfs quando sarà usato come stabile
621
622
623 \subsection{La gestione dell'uso dei filesystem}
624 \label{sec:filesystem_mounting}
625
626 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_arch_overview} per poter accedere ai file
627 occorre rendere disponibile al sistema il filesystem su cui essi sono
628 memorizzati. L'operazione di attivazione del filesystem è chiamata
629 \textsl{montaggio} e per far questo in Linux si usa la funzione di sistema
630 \funcd{mount}, il cui prototipo è:\footnote{la funzione è una versione
631   specifica di Linux che usa la omonima \textit{system call} e non è
632   portabile.}
633
634 \begin{funcproto}{
635 \fhead{sys/mount.h} 
636 \fdecl{mount(const char *source, const char *target, const char
637   *filesystemtype, \\ 
638 \phantom{mount(}unsigned long mountflags, const void *data)}
639 \fdesc{Monta un filesystem.} 
640 }
641 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
642   caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
643   \begin{errlist}
644   \item[\errcode{EACCES}] non si ha il permesso di accesso su uno dei
645     componenti del \textit{pathname}, o si è cercato di montare un filesystem
646     disponibile in sola lettura senza aver specificato \const{MS\_RDONLY} o il
647     device \param{source} è su un filesystem montato con l'opzione
648     \const{MS\_NODEV}.
649   \item[\errcode{EBUSY}] \param{source} è già montato, o non può essere
650     rimontato in sola lettura perché ci sono ancora file aperti in scrittura,
651     o non può essere montato su \param{target} perché la directory è ancora in
652     uso.
653   \item[\errcode{EINVAL}] il dispositivo \param{source} presenta un
654     \itindex{superblock} \textit{superblock} non valido, o si è cercato di
655     rimontare un filesystem non ancora montato, o di montarlo senza
656     che \param{target} sia un \itindex{mount~point} \textit{mount point} o di
657     spostarlo quando \param{target} non è un \itindex{mount~point}
658     \textit{mount point} o è la radice.
659   \item[\errcode{ELOOP}] si è cercato di spostare un \itindex{mount~point}
660     \textit{mount point} su una sottodirectory di \param{source} o si sono
661     incontrati troppi collegamenti simbolici nella risoluzione di un nome.
662   \item[\errcode{EMFILE}] in caso di filesystem virtuale, la tabella dei
663     dispositivi fittizi (chiamati \textit{dummy} nella documentazione inglese)
664     è piena.
665   \item[\errcode{ENODEV}] il tipo \param{filesystemtype} non esiste o non è
666     configurato nel kernel.
667   \item[\errcode{ENOTBLK}] non si è usato un \textit{block device} per
668     \param{source} quando era richiesto.
669   \item[\errcode{ENXIO}] il \itindex{major~number} \textit{major number} del
670     dispositivo \param{source} è sbagliato.
671   \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi di amministratore.
672   \end{errlist} 
673   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENAMETOOLONG},
674   \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} nel loro significato generico.}
675 \end{funcproto}
676
677 La funzione monta sulla directory indicata da \param{target}, detta
678 \itindex{mount~point} \textit{mount point}, il filesystem contenuto nel file
679 di dispositivo indicato da \param{source}. In entrambi i casi, come daremo per
680 assunto da qui in avanti tutte le volte che si parla di directory o file nel
681 passaggio di un argomento di una funzione, si intende che questi devono essere
682 indicati con la stringa contenente il loro \textit{pathname}.
683
684 Normalmente un filesystem è contenuto su un disco o una partizione, ma come
685 illustrato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} la struttura del
686 \itindex{Virtual~File~System} \textit{Virtual File System} è estremamente
687 flessibile e può essere usata anche per oggetti diversi da un disco. Ad
688 esempio usando il \textit{loop device} si può montare un file qualunque (come
689 l'immagine di un CD-ROM o di un floppy) che contiene l'immagine di un
690 filesystem, inoltre alcuni tipi di filesystem, come \texttt{proc} o
691 \texttt{sysfs} sono virtuali e non hanno un supporto che ne contenga i dati,
692 che invece sono generati al volo ad ogni lettura, e passati indietro al kernel
693 ad ogni scrittura.\footnote{costituiscono quindi un meccanismo di
694   comunicazione, attraverso l'ordinaria interfaccia dei file, con il kernel.}
695
696 Il tipo di filesystem che si vuole montare è specificato
697 dall'argomento \param{filesystemtype}, che deve essere una delle stringhe
698 riportate nel file \procfile{/proc/filesystems} che, come accennato in
699 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, contiene l'elenco dei filesystem supportati dal
700 kernel. Nel caso si sia indicato un filesystem virtuale, che non è associato a
701 nessun file di dispositivo, il contenuto di \param{source} viene ignorato.
702
703 L'argomento \param{data} viene usato per passare le impostazioni relative alle
704 caratteristiche specifiche di ciascun filesystem. Si tratta di una stringa di
705 parole chiave (separate da virgole e senza spazi) che indicano le cosiddette
706 ``\textsl{opzioni}'' del filesystem che devono essere impostate; in genere
707 viene usato direttamente il contenuto del parametro dell'opzione \texttt{-o}
708 del comando \texttt{mount}. I valori utilizzabili dipendono dal tipo di
709 filesystem e ciascuno ha i suoi, pertanto si rimanda alla documentazione della
710 pagina di manuale di questo comando e dei singoli filesystem.
711
712 Dopo l'esecuzione della funzione il contenuto del filesystem viene resto
713 disponibile nella directory specificata come \itindex{mount~point}
714 \textit{mount point}, il precedente contenuto di detta directory viene
715 mascherato dal contenuto della directory radice del filesystem montato. Fino
716 ai kernel della serie 2.2.x non era possibile montare un filesystem se un
717 \textit{mount point} era già in uso. 
718
719 A partire dal kernel 2.4.x inoltre è divenuto possibile sia spostare
720 atomicamente un \itindex{mount~point} \textit{mount point} da una directory ad
721 un'altra, sia montare lo stesso filesystem in diversi \itindex{mount~point}
722 \textit{mount point}, sia montare più filesystem sullo stesso
723 \itindex{mount~point} \textit{mount point} impilandoli l'uno sull'altro, nel
724 qual caso vale comunque quanto detto in precedenza, e cioè che solo il
725 contenuto dell'ultimo filesystem montato sarà visibile.
726
727 Oltre alle opzioni specifiche di ciascun filesystem, che si passano nella
728 forma della lista di parole chiave indicata con l'argomento \param{data},
729 esistono pure alcune opzioni che si possono applicare in generale, anche se
730 non è detto che tutti i filesystem le supportino, che si specificano tramite
731 l'argomento \param{mountflags}.  L'argomento inoltre può essere utilizzato per
732 modificare il comportamento della funzione \func{mount}, facendole compiere
733 una operazione diversa (ad esempio un rimontaggio, invece che un montaggio).
734
735 In Linux \param{mountflags} deve essere un intero a 32 bit; fino ai kernel
736 della serie 2.2.x i 16 più significativi avevano un valore riservato che
737 doveva essere specificato obbligatoriamente,\footnote{il valore era il
738   \itindex{magic~number} \textit{magic number} \code{0xC0ED}, si può usare la
739   costante \const{MS\_MGC\_MSK} per ottenere la parte di \param{mountflags}
740   riservata al \textit{magic number}, mentre per specificarlo si può dare un
741   OR aritmetico con la costante \const{MS\_MGC\_VAL}.} e si potevano usare
742 solo i 16 meno significativi. Oggi invece, con un numero di opzioni superiore,
743 sono utilizzati tutti e 32 i bit, ma qualora nei 16 più significativi sia
744 presente detto valore, che non esprime una combinazione valida, esso viene
745 ignorato. Il valore dell'argomento deve essere espresso come maschera binaria
746 e i vari bit che lo compongono, detti anche \textit{mount flags}, devono
747 essere impostati con un OR aritmetico dei valori dalle costanti riportate
748 nell'elenco seguente:
749
750 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
751 \itindbeg{bind~mount}
752 \item[\const{MS\_BIND}] Effettua un cosiddetto \textit{bind mount}, in cui è
753   possibile montare una directory di un filesystem in un'altra directory,
754   l'opzione è disponibile a partire dai kernel della serie 2.4. In questo caso
755   verranno presi in considerazione solo gli argomenti \param{source}, che
756   stavolta indicherà la directory che si vuole montare e non un file di
757   dispositivo, e \param{target} che indicherà la directory su cui verrà
758   effettuato il \textit{bind mount}. Gli argomenti \param{filesystemtype}
759   e \param{data} vengono ignorati.
760
761   In sostanza quello che avviene è che in corrispondenza del \textit{pathname}
762   indicato da \param{target} viene montato \itindex{inode} l'\textit{inode}
763   di \param{source}, così che la porzione di albero dei file presente sotto
764   \param{source} diventi visibile allo stesso modo sotto
765   \param{target}. Trattandosi esattamente dei dati dello stesso filesystem,
766   ogni modifica fatta in uno qualunque dei due rami di albero sarà visibile
767   nell'altro, visto che entrambi faranno riferimento agli stessi
768   \textit{inode}.
769
770   Dal punto di vista del \itindex{Virtual~File~System} VFS l'operazione è
771   analoga al montaggio di un filesystem proprio nel fatto che anche in questo
772   caso si inserisce in corrispondenza della \textit{dentry} di \texttt{target}
773   un diverso \itindex{inode} \textit{inode}, che stavolta, invece di essere
774   quello della radice del filesystem indicato da un file di dispositivo, è
775   quello di una directory già montata.
776
777   Si tenga presente che proprio per questo sotto \param{target} comparirà il
778   contenuto che è presente sotto \param{source} all'interno del filesystem in
779   cui quest'ultima è contenuta. Questo potrebbe non corrispondere alla
780   porzione di albero che sta sotto \param{source} qualora in una
781   sottodirectory di quest'ultima si fosse effettuato un altro montaggio. In
782   tal caso infatti nella porzione di albero sotto \param{source} si troverebbe
783   il contenuto del nuovo filesystem (o di un altro \textit{bind mount}) mentre
784   sotto \param{target} ci sarebbe il contenuto presente nel filesystem
785   originale.\footnote{questo evita anche il problema dei \textit{loop} di
786     fig.~\ref{fig:file_link_loop}, dato che se anche si montasse su
787     \param{target} una directory in cui essa è contenuta, il cerchio non
788     potrebbe chiudersi perché ritornati a \param{target} dentro il
789     \textit{bind mount} vi si troverebbe solo il contenuto originale e non si
790     potrebbe tornare indietro.}
791
792   Fino al kernel 2.6.26 questo flag doveva essere usato da solo, in quanto il
793   \textit{bind mount} continuava ad utilizzare le stesse opzioni del montaggio
794   originale, dal 2.6.26 è stato introdotto il supporto per il cosiddetto
795   \textit{read-only bind mount} e viene onorata la presenza aggiuntiva del
796   flag \const{MS\_RDONLY}. In questo modo si ottiene che l'accesso ai file
797   sotto \param{target} sia effettuabile esclusivamente in sola lettura.
798
799   Il supporto per il \textit{bind mount} consente di superare i limiti
800   presenti per gli \textit{hard link} (di cui parleremo in
801   sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}) con la possibilità di fare riferimento
802   alla porzione dell'albero dei file di un filesystem presente a partire da
803   una certa directory, utilizzando una qualunque altra directory, anche se
804   questa sta su un filesystem diverso. Si può così fornire una alternativa
805   all'uso dei collegamenti simbolici (di cui parleremo in
806   sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}) che funziona correttamente anche
807   all'intero di un \textit{chroot} (argomento su cui torneremo in
808   sez.~\ref{sec:file_chroot}).  \itindend{bind~mount}
809
810 \item[\const{MS\_DIRSYNC}] Richiede che ogni modifica al contenuto di una
811   directory venga immediatamente registrata su disco in maniera sincrona
812   (introdotta a partire dai kernel della serie 2.6). L'opzione si applica a
813   tutte le directory del filesystem, ma su alcuni filesystem è possibile
814   impostarla a livello di singole directory o per i sottorami di una directory
815   con il comando \cmd{chattr}.\footnote{questo avviene tramite delle opportune
816     \texttt{ioctl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
817
818   Questo consente di ridurre al minimo il rischio di perdita dei dati delle
819   directory in caso di crollo improvviso del sistema, al costo di una certa
820   perdita di prestazioni dato che le funzioni di scrittura relative ad
821   operazioni sulle directory non saranno più bufferizzate e si bloccheranno
822   fino all'arrivo dei dati sul disco prima che un programma possa proseguire.
823
824 \item[\const{MS\_MANDLOCK}] Consente l'uso del \textit{mandatory locking}
825   \itindex{mandatory~locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_mand_locking}) sui file
826   del filesystem. Per poterlo utilizzare effettivamente però esso dovrà essere
827   comunque attivato esplicitamente per i singoli file impostando i permessi
828   come illustrato in sez.~\ref{sec:file_mand_locking}.
829
830 \item[\const{MS\_MOVE}] Effettua uno del spostamento del \itindex{mount~point}
831   \textit{mount point} di un filesystem. La directory del
832   \itindex{mount~point} \textit{mount point} originale deve essere indicata
833   nell'argomento \param{source}, e la sua nuova posizione
834   nell'argomento \param{target}. Tutti gli altri argomenti della funzione
835   vengono ignorati.
836
837   Lo spostamento avviene atomicamente, ed il ramo di albero presente
838   sotto \param{source} sarà immediatamente visibile sotto \param{target}. Non
839   esiste cioè nessun momento in cui il filesystem non risulti montato in una o
840   nell'altra directory e pertanto è garantito che la risoluzione di
841   \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname} relativi all'interno del
842   filesystem non possa fallire.
843
844 \item[\const{MS\_NOATIME}] Viene disabilitato sul filesystem l'aggiornamento
845   degli \textit{access time} (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}) per
846   qualunque tipo di file. Dato che l'aggiornamento degli \textit{access time}
847   è una funzionalità la cui utilità è spesso irrilevante ma comporta un costo
848   elevato visto che una qualunque lettura comporta comunque una scrittura su
849   disco,\footnote{e questo ad esempio ha conseguenze molto pesanti nell'uso
850     della batteria sui portatili.} questa opzione consente di disabilitarla
851   completamente. La soluzione può risultare troppo drastica dato che
852   l'informazione viene comunque utilizzata da alcuni programmi, per cui nello
853   sviluppo del kernel sono state introdotte altre opzioni che forniscono
854   soluzioni più appropriate e meno radicali.
855
856 \item[\const{MS\_NODEV}] Viene disabilitato sul filesystem l'accesso ai file
857   di dispositivo eventualmente presenti su di esso. L'opzione viene usata come
858   misura di precauzione per rendere inutile la presenza di eventuali file di
859   dispositivo su filesystem che non dovrebbero contenerne.\footnote{si ricordi
860     che le convenzioni del \itindex{Filesystem~Hierarchy~Standard~(FHS)}
861     \textit{Linux Filesystem Hierarchy Standard} richiedono che questi siano
862     mantenuti esclusivamente sotto \texttt{/dev}.}
863
864   Viene utilizzata, assieme a \const{MS\_NOEXEC} e \const{MS\_NOSUID}, per
865   fornire un accesso più controllato a quei filesystem di cui gli utenti hanno
866   il controllo dei contenuti, in particolar modo quelli posti su dispositivi
867   rimuovibili. In questo modo si evitano alla radice possibili situazioni in
868   cui un utente malizioso inserisce su uno di questi filesystem dei file di
869   dispositivo con permessi ``opportunamente'' ampliati che gli consentano di
870   accedere anche a risorse cui non dovrebbe.
871
872 \item[\const{MS\_NODIRATIME}] Viene disabilitato sul filesystem
873   l'aggiornamento degli \textit{access time} (vedi
874   sez.~\ref{sec:file_file_times}), ma soltanto per le directory. Costituisce
875   una alternativa per \const{MS\_NOATIME}, che elimina l'informazione per le
876   directory, che in pratica che non viene mai utilizzata, mantenendola per i
877   file in cui invece ha un impiego, sia pur limitato.
878
879 \item[\const{MS\_NOEXEC}] Viene disabilitata sul filesystem l'esecuzione di un
880   qualunque file eseguibile eventualmente presente su di esso. L'opzione viene
881   usata come misura di precauzione per rendere impossibile l'uso di programmi
882   posti su filesystem che non dovrebbero contenerne.
883
884   Anche in questo caso viene utilizzata per fornire un accesso più controllato
885   a quei filesystem di cui gli utenti hanno il controllo dei contenuti. Da
886   questo punto di vista l'opzione è meno importante delle analoghe
887   \const{MS\_NODEV} e \const{MS\_NOSUID} in quanto l'esecuzione di un
888   programma creato dall'utente pone un livello di rischio nettamente
889   inferiore, ed è in genere consentita per i file contenuti nella sua home
890   directory.\footnote{cosa che renderebbe superfluo l'attivazione di questa
891     opzione, il cui uso ha senso solo per ambienti molto controllati in cui si
892     vuole che gli utenti eseguano solo i programmi forniti
893     dall'amministratore.}
894
895 \item[\const{MS\_NOSUID}] Viene disabilitato sul filesystem l'effetto dei bit
896   dei permessi \itindex{suid~bit} \acr{suid} e \itindex{sgid~bit} \acr{sgid}
897   (vedi sez.~\ref{sec:file_special_perm}) eventualmente presenti sui file in
898   esso contenuti. L'opzione viene usata come misura di precauzione per rendere
899   inefficace l'effetto di questi bit per filesystem in cui non ci dovrebbero
900   essere file dotati di questi permessi.
901
902   Di nuovo viene utilizzata, analogamente a \const{MS\_NOEXEC} e
903   \const{MS\_NODEV}, per fornire un accesso più controllato a quei filesystem
904   di cui gli utenti hanno il controllo dei contenuti. In questo caso si evita
905   che un utente malizioso possa inserire su uno di questi filesystem un
906   eseguibile con il bit \itindex{suid~bit} \acr{suid} attivo e di proprietà
907   dell'amministratore o di un altro utente, che gli consentirebbe di eseguirlo
908   per conto di quest'ultimo.
909
910 \item[\const{MS\_PRIVATE}] Marca un \itindex{mount~point} \textit{mount point}
911   come privato. Si tratta di una delle nuove opzioni (insieme a
912   \const{MS\_SHARED}, \const{MS\_SLAVE} e \const{MS\_UNBINDABLE}) facenti
913   parte dell'infrastruttura degli \itindex{shared~subtree} \textit{shared
914     subtree} introdotta a partire dal kernel 2.6.15, che estendono le
915   funzionalità dei \itindex{bind~mount} \textit{bind mount}. In questo caso
916   \param{target} dovrà fare riferimento al \textit{mount point} che si intende
917   marcare, e tutti gli altri argomenti verranno ignorati.
918
919   Di default, finché non lo si marca altrimenti con una delle altre opzioni
920   dell'interfaccia \itindex{shared~subtree} \textit{shared subtree}, ogni
921   \textit{mount point} è privato. Ogni \textit{bind mount} ottenuto da un
922   \itindex{mount~point} \textit{mount point} di tipo \textit{private} si
923   comporta come descritto nella trattazione di \const{MS\_BIND}. Si usa questo
924   flag principalmente per revocare gli effetti delle altre opzioni e riportare
925   il comportamento a quello ordinario.
926
927 \item[\const{MS\_RDONLY}] Esegue il montaggio del filesystem in sola lettura,
928   non sarà possibile nessuna modifica ai suoi contenuti. Viene usato tutte le
929   volte che si deve accedere ai contenuti di un filesystem con la certezza che
930   questo non venga modificato (ad esempio per ispezionare un filesystem
931   corrotto). All'avvio di default il kernel monta la radice in questa
932   modalità.
933
934 \item[\const{MS\_REC}] Applica ricorsivamente a tutti i \itindex{mount~point}
935   \textit{mount point} presenti al di sotto del \textit{mount point} indicato
936   gli effetti della opzione degli \itindex{shared~subtree} \textit{shared
937     subtree} associata. Anche questo caso l'argomento \param{target} deve fare
938   riferimento ad un \itindex{mount~point} \textit{mount point} e tutti gli
939   altri argomenti sono ignorati, ed il flag deve essere indicato assieme ad
940   una fra \const{MS\_PRIVATE}, \const{MS\_SHARED}, \const{MS\_SLAVE} e
941   \const{MS\_UNBINDABLE}.
942
943 \item[\const{MS\_RELATIME}] Indica di effettuare l'aggiornamento degli
944   \textit{access time} sul filesystem soltanto quando questo risulti
945   antecedente il valore corrente del \textit{modification time} o del
946   \textit{change time} (per i tempi dei file si veda
947   sez.~\ref{sec:file_file_times}). L'opzione è disponibile a partire dal
948   kernel 2.6.20, mentre dal 2.6.30 questo è diventato il comportamento di
949   default del sistema, che può essere riportato a quello tradizionale con
950   l'uso di \const{MS\_STRICTATIME}. Sempre dal 2.6.30 il comportamento è stato
951   anche modificato e l'\textit{access time} viene comunque aggiornato se è più
952   vecchio di un giorno.
953
954   L'opzione consente di evitare i problemi di prestazioni relativi
955   all'aggiornamento dell'\textit{access time} senza avere impatti negativi
956   riguardo le funzionalità, il comportamento adottato infatti consente di
957   rendere evidente che vi è stato un accesso dopo la scrittura, ed evitando al
958   contempo ulteriori operazioni su disco negli accessi successivi. In questo
959   modo l'informazione relativa al fatto che un file sia stato letto resta
960   disponibile, ed i programmi che ne fanno uso continuano a funzionare. Con
961   l'introduzione di questo comportamento l'uso delle alternative
962   \const{MS\_NOATIME} e \const{MS\_NODIRATIME} è sostanzialmente inutile.
963
964 \item[\const{MS\_REMOUNT}] Consente di rimontare un filesystem già montato
965   cambiandone le opzioni di montaggio in maniera atomica. In questo modo si
966   possono modificare le opzioni del filesystem anche se questo è in uso. Gli
967   argomenti \param{source} e \param{target} devono essere gli stessi usati per
968   il montaggio originale, mentre sia \param{data} che \param{mountflags}
969   conterranno le nuove opzioni, \param{filesystemtype} viene ignorato.
970
971   Qualunque opzione specifica del filesystem indicata con \param{data} può
972   essere modificata, mentre con \param{mountflags} possono essere modificate
973   solo alcune opzioni generiche. Con i kernel più recenti queste sono soltanto
974   \const{MS\_MANDLOCK}, \const{MS\_RDONLY} e \const{MS\_SYNCHRONOUS}, prima
975   del kernel 2.6.16 potevano essere modificate anche le ulteriori
976   \const{MS\_NOATIME} e \const{MS\_NODIRATIME}, ed infine prima del kernel
977   2.4.10 anche \const{MS\_NODEV}, \const{MS\_NOEXEC} e \const{MS\_NOSUID}.
978
979 \item[\const{MS\_SHARED}] Marca un \itindex{mount~point} \textit{mount point}
980   come \textit{shared mount}.  Si tratta di una delle nuove opzioni (insieme a
981   \const{MS\_PRIVATE}, \const{MS\_SLAVE} e \const{MS\_UNBINDABLE}) facenti
982   parte dell'infrastruttura degli \itindex{shared~subtree} \textit{shared
983     subtree} introdotta a partire dal kernel 2.6.15, che estendono le
984   funzionalità dei \itindex{bind~mount} \textit{bind mount}.  In questo caso
985   \param{target} dovrà fare riferimento al \itindex{mount~point} \textit{mount
986     point} che si intende marcare, e tutti gli altri argomenti verranno
987   ignorati.
988
989   Lo scopo dell'opzione è ottenere che tutti i successivi \itindex{bind~mount}
990   \textit{bind mount} effettuati da un \textit{mount point} marcato da essa
991   siano di tipo \textit{shared}, cioè ``\textsl{condividano}'' con l'originale
992   e fra di loro ogni ulteriore operazione di montaggio o smontaggio che
993   avviene su una directory al di sotto di uno qualunque di essi. Le operazioni
994   di montaggio e smontaggio effettuate al di sotto di un qualunque
995   \textit{mount point} così marcato verranno ``\textsl{propagate}'' a tutti i
996   \itindex{mount~point} \textit{mount point} della stessa condivisione, e la
997   sezione di albero di file vista al di sotto di ciascuno di essi sarà sempre
998   identica.
999
1000 \item[\const{MS\_SILENT}] Richiede la soppressione di alcuni messaggi di
1001   avvertimento nei log del kernel (vedi sez.~\ref{sec:sess_daemon}). L'opzione
1002   è presente a partire dal kernel 2.6.17 e sostituisce, utilizzando un nome
1003   non fuorviante, la precedente \const{MS\_VERBOSE}, introdotta nel kernel
1004   2.6.12, che aveva lo stesso effetto.
1005
1006 \item[\const{MS\_SLAVE}] Marca un \itindex{mount~point} \textit{mount point}
1007   come \textit{slave mount}. Si tratta di una delle nuove opzioni (insieme a
1008   \const{MS\_PRIVATE}, \const{MS\_SHARED} e \const{MS\_UNBINDABLE}) facenti
1009   parte dell'infrastruttura degli \itindex{shared~subtree} \textit{shared
1010     subtree} introdotta a partire dal kernel 2.6.15, che estendono le
1011   funzionalità dei \itindex{bind~mount} \textit{bind mount}.  In questo caso
1012   \param{target} dovrà fare riferimento al \textit{mount point} che si intende
1013   marcare, e tutti gli altri argomenti verranno ignorati.
1014
1015   Lo scopo dell'opzione è ottenere che tutti i successivi \textit{bind mount}
1016   effettuati da un \textit{mount point} marcato da essa siano di tipo
1017   \textit{slave}, cioè ``\textsl{condividano}'' ogni ulteriore operazione di
1018   montaggio o smontaggio che avviene su una directory al di sotto del
1019   \textit{mount point} originale. Le operazioni di montaggio e smontaggio in
1020   questo caso vengono ``\textsl{propagate}'' soltanto dal \textit{mount point}
1021   originale (detto anche \textit{master}) verso gli \textit{slave}, mentre
1022   essi potranno eseguire al loro interno ulteriori montaggi che non saranno
1023   propagati né negli altri né nel \itindex{mount~point} \textit{mount point}
1024   originale.
1025
1026 \item[\const{MS\_STRICTATIME}] Ripristina il comportamento tradizionale per
1027   cui l'\textit{access time} viene aggiornato ad ogni accesso al
1028   file. L'opzione è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.30 quando il
1029   comportamento di default del kernel è diventato quello fornito da
1030   \const{MS\_RELATIME}.
1031
1032 \item[\const{MS\_SYNCHRONOUS}] Abilita la scrittura sincrona richiedendo che
1033   ogni modifica al contenuto del filesystem venga immediatamente registrata su
1034   disco. Lo stesso comportamento può essere ottenuto con il flag
1035   \const{O\_SYNC} di \func{open} (vedi sez.~\ref{sec:file_open_close}).
1036
1037   Questa opzione consente di ridurre al minimo il rischio di perdita dei dati
1038   in caso di crollo improvviso del sistema, al costo di una pesante perdita di
1039   prestazioni dato che tutte le funzioni di scrittura non saranno più
1040   bufferizzate e si bloccheranno fino all'arrivo dei dati sul disco. Per un
1041   compromesso in cui questo comportamento avviene solo per le directory, ed ha
1042   quindi una incidenza nettamente minore, si può usare \const{MS\_DIRSYNC}.
1043
1044 \item[\const{MS\_UNBINDABLE}] Marca un \itindex{mount~point} \textit{mount
1045     point} come \textit{unbindable mount}. Si tratta di una delle nuove
1046   opzioni (insieme a \const{MS\_PRIVATE}, \const{MS\_SHARED} e
1047   \const{MS\_SLAVE}) facenti parte dell'infrastruttura degli
1048   \itindex{shared~subtree} \textit{shared subtree} introdotta a partire dal
1049   kernel 2.6.15, che estendono le funzionalità dei \itindex{bind~mount}
1050   \textit{bind mount}.  In questo caso
1051   \param{target} dovrà fare riferimento al \textit{mount point} che si intende
1052   marcare, e tutti gli altri argomenti verranno ignorati.
1053
1054   Un \textit{mount point} marcato in questo modo disabilita la capacità di
1055   eseguire dei \itindex{bind~mount} \textit{bind mount} del suo contenuto. Si
1056   comporta cioè come allo stesso modo di un \itindex{mount~point}
1057   \textit{mount point} ordinario di tipo \textit{private} con in più la
1058   restrizione che nessuna sua sottodirectory (anche se relativa ad un
1059   ulteriore montaggio) possa essere utilizzata per un come sorgente di un
1060   \itindex{bind~mount} \textit{bind mount}.
1061
1062 \end{basedescript}
1063
1064 % NOTE per \const{MS\_SLAVE},\const{MS\_SHARE}, \const{MS\_PRIVATE} e
1065 % \const{MS\_UNBINDABLE} dal 2.6.15 vedi shared subtrees, in particolare
1066 %  * http://lwn.net/Articles/159077/ e
1067 %  * Documentation/filesystems/sharedsubtree.txt
1068
1069 % TODO: (bassa priorità) non documentati ma presenti in sys/mount.h:
1070 %       * MS_POSIXACL
1071 %       * MS_KERNMOUNT
1072 %       * MS_I_VERSION
1073 %       * MS_ACTIVE
1074 %       * MS_NOUSER
1075
1076
1077 Una volta che non si voglia più utilizzare un certo filesystem è possibile
1078 ``\textsl{smontarlo}'' usando la funzione di sistema \funcd{umount}, il cui
1079 prototipo è:
1080
1081 \begin{funcproto}{
1082 \fhead{sys/mount.h}
1083 \fdecl{umount(const char *target)}
1084 \fdesc{Smonta un filesystem.} 
1085 }
1086 {La funzione ritorna  $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1087   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1088   \begin{errlist}
1089   \item[\errcode{EBUSY}] il filesystem è occupato.
1090   \item[\errcode{EINVAL}] \param{target} non è un \textit{mount point}.
1091   \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi di
1092     amministratore.\footnotemark 
1093   \end{errlist}
1094   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG},
1095   \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM} nel loro significato generico.  }
1096 \end{funcproto}
1097
1098 \footnotetext{più precisamente la \itindex{capabilities} capacità
1099   \const{CAP\_SYS\_ADMIN}, vedi sez.~\ref{sec:proc_capabilities}.}
1100
1101 La funzione prende il nome della directory su cui il filesystem è montato e
1102 non il file o il dispositivo che è stato montato,\footnote{questo è vero a
1103   partire dal kernel 2.3.99-pre7, prima esistevano due chiamate separate e la
1104   funzione poteva essere usata anche specificando il file di dispositivo.} in
1105 quanto a partire dai kernel della serie 2.4.x è possibile montare lo stesso
1106 dispositivo in più punti. Nel caso più di un filesystem sia stato montato
1107 sullo stesso \itindex{mount~point} \textit{mount point} viene smontato quello
1108 che è stato montato per ultimo. Si tenga presente che la funzione fallisce se
1109 il filesystem è ``\textsl{occupato}'', cioè quando ci sono ancora dei file
1110 aperti sul filesystem, se questo contiene la \index{directory~di~lavoro}
1111 directory di lavoro di un qualunque processo o il \itindex{mount~point}
1112 \textit{mount point} di un altro filesystem.
1113
1114 Linux provvede inoltre una seconda funzione di sistema, \funcd{umount2}, che
1115 consente un maggior controllo delle operazioni, come forzare lo smontaggio di
1116 un filesystem anche quando questo risulti occupato; il suo prototipo è:
1117
1118 \begin{funcproto}{
1119 \fhead{sys/mount.h}
1120 \fdecl{umount2(const char *target, int flags)}
1121 \fdesc{Smonta un filesystem.} 
1122 }
1123 {La funzione ritorna  $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1124   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1125   \begin{errlist}
1126      \item[\errcode{EBUSY}] \param{target} è la \index{directory~di~lavoro}
1127        directory di lavoro di qualche processo, o contiene dei file aperti, o un
1128        altro mount point.
1129      \item[\errcode{EAGAIN}] si è chiamata la funzione con \const{MNT\_EXPIRE}
1130        ed il filesystem non era occupato.
1131      \item[\errcode{EINVAL}] \param{target} non è un \itindex{mount~point}
1132        \textit{mount point} o si è usato \const{MNT\_EXPIRE} con
1133        \const{MNT\_FORCE} o \const{MNT\_DETACH} o si è specificato un flag non
1134        esistente.
1135   \end{errlist}
1136   e tutti gli altri valori visti per \func{umount} con lo stesso significato.}
1137 \end{funcproto}
1138
1139 Il valore di \param{flags} è una maschera binaria dei flag che controllano le
1140 modalità di smontaggio, che deve essere specificato con un OR aritmetico delle
1141 costanti illustrate in tab.~\ref{tab:umount2_flags}.  Specificando
1142 \const{MNT\_FORCE} la funzione cercherà di liberare il filesystem anche se è
1143 occupato per via di una delle condizioni descritte in precedenza. A seconda
1144 del tipo di filesystem alcune (o tutte) possono essere superate, evitando
1145 l'errore di \errcode{EBUSY}. In tutti i casi prima dello smontaggio viene
1146 eseguita una sincronizzazione dei dati.
1147
1148 \begin{table}[!htb]
1149   \centering
1150   \footnotesize
1151   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1152     \hline
1153     \textbf{Costante} & \textbf{Descrizione}\\
1154     \hline
1155     \hline
1156     \const{MNT\_FORCE}  & Forza lo smontaggio del filesystem anche se questo è
1157                           occupato (presente dai kernel della serie 2.2).\\
1158     \const{MNT\_DETACH} & Esegue uno smontaggio ``\textsl{pigro}'', in cui si
1159                           blocca l'accesso ma si aspetta che il filesystem si
1160                           liberi (presente dal kernel 2.4.11 e dalla
1161                           \acr{glibc} 2.11).\\ 
1162     \const{MNT\_EXPIRE} & Se non occupato marca un \itindex{mount~point} 
1163                           \textit{mount point} come ``\textsl{in scadenza}'' in
1164                           modo che ad una successiva chiamata senza utilizzo
1165                           del filesystem questo venga smontato (presente dal
1166                           kernel 2.6.8 e dalla \acr{glibc} 2.11).\\ 
1167     \const{UMOUNT\_NOFOLLOW}& Non dereferenzia \param{target} se questo è un
1168                           collegamento simbolico (vedi
1169                           sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}) evitando
1170                           problemi di sicurezza (presente dal kernel 2.6.34).\\ 
1171     \hline
1172   \end{tabular}
1173   \caption{Costanti che identificano i bit dell'argomento \param{flags}
1174     della funzione \func{umount2}.} 
1175   \label{tab:umount2_flags}
1176 \end{table}
1177
1178 Con l'opzione \const{MNT\_DETACH} si richiede invece uno smontaggio
1179 ``\textsl{pigro}'' (o \textit{lazy umount}) in cui il filesystem diventa
1180 inaccessibile per i nuovi processi subito dopo la chiamata della funzione, ma
1181 resta accessibile per quelli che lo hanno ancora in uso e non viene smontato
1182 fintanto che resta occupato.
1183
1184 Con \const{MNT\_EXPIRE}, che non può essere specificato insieme agli altri
1185 due, si marca il \itindex{mount~point} \textit{mount point} di un filesystem
1186 non occupato come ``\textsl{in scadenza}'', in tal caso \func{umount2} ritorna
1187 con un errore di \errcode{EAGAIN}, mentre in caso di filesystem occupato si
1188 sarebbe ricevuto \errcode{EBUSY}.  Una volta marcato, se nel frattempo non
1189 viene fatto nessun uso del filesystem, ad una successiva chiamata con
1190 \const{MNT\_EXPIRE} questo verrà smontato. Questo flag consente di realizzare
1191 un meccanismo che smonti automaticamente i filesystem che restano inutilizzati
1192 per un certo periodo di tempo.
1193
1194 Infine il flag \const{UMOUNT\_NOFOLLOW} non dereferenzia \param{target} se
1195 questo è un collegamento simbolico (vedi
1196 sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}). Questa è una misura di sicurezza
1197 introdotta per evitare, per quei filesystem per il quale è prevista una
1198 gestione diretta da parte degli utenti, come quelli basati su
1199 FUSE,\footnote{il \textit{Filesystem in USEr space} (FUSE) è una delle più
1200   interessanti applicazioni del \itindex{Virtual~File~System} VFS che
1201   consente, tramite un opportuno modulo, di implementarne le funzioni in
1202   \textit{user space}, così da rendere possibile l'implementazione di un
1203   qualunque filesystem (con applicazioni di grande interesse come il
1204   filesystem cifrato \textit{encfs} o il filesystem di rete \textit{sshfs})
1205   che possa essere usato direttamente per conto degli utenti.}  che si possano
1206 passare ai programmi che effettuano lo smontaggio dei filesystem, che in
1207 genere sono privilegiati ma consentono di agire solo sui propri \textit{mount
1208   point}, dei collegamenti simbolici che puntano ad altri \textit{mount
1209   point}, ottenendo così la possibilità di smontare qualunque filesystem.
1210
1211
1212 Altre due funzioni di sistema specifiche di Linux,\footnote{esse si trovano
1213   anche su BSD, ma con una struttura diversa.} utili per ottenere in maniera
1214 diretta informazioni riguardo al filesystem su cui si trova un certo file,
1215 sono \funcd{statfs} e \funcd{fstatfs}, i cui prototipi sono:
1216
1217 \begin{funcproto}{
1218 \fhead{sys/vfs.h}
1219 \fdecl{int statfs(const char *path, struct statfs *buf)}
1220 \fdecl{int fstatfs(int fd, struct statfs *buf)}
1221 \fdesc{Restituiscono informazioni relative ad un filesystem.} 
1222 }
1223 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1224   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1225   \begin{errlist}
1226   \item[\errcode{ENOSYS}] il filesystem su cui si trova il file specificato
1227     non supporta la funzione.
1228   \end{errlist} ed inoltre \errval{EFAULT} ed \errval{EIO} per entrambe,
1229   \errval{EBADF} per \func{fstatfs}, \errval{ENOTDIR}, \errval{ENAMETOOLONG},
1230   \errval{ENOENT}, \errval{EACCES}, \errval{ELOOP} per \func{statfs} nel loro
1231   significato generico.}
1232 \end{funcproto}
1233
1234 Queste funzioni permettono di ottenere una serie di informazioni generali
1235 riguardo al filesystem su cui si trova il file specificato con un
1236 \textit{pathname} per \func{statfs} e con un file descriptor (vedi
1237 sez.~\ref{sec:file_fd}) per \func{statfs}.  Le informazioni vengono restituite
1238 all'indirizzo \param{buf} di una struttura \struct{statfs} definita come in
1239 fig.~\ref{fig:sys_statfs}, ed i campi che sono indefiniti per il filesystem in
1240 esame sono impostati a zero.  I valori del campo \var{f\_type} sono definiti
1241 per i vari filesystem nei relativi file di header dei sorgenti del kernel da
1242 costanti del tipo \var{XXX\_SUPER\_MAGIC}, dove \var{XXX} in genere è il nome
1243 del filesystem stesso.
1244
1245 \begin{figure}[!htb]
1246   \footnotesize \centering
1247   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1248     \includestruct{listati/statfs.h}
1249   \end{minipage}
1250   \normalsize 
1251   \caption{La struttura \structd{statfs}.} 
1252   \label{fig:sys_statfs}
1253 \end{figure}
1254
1255 La \acr{glibc} provvede infine una serie di funzioni per la gestione dei due
1256 file \conffile{/etc/fstab}\footnote{più precisamente \funcm{setfsent},
1257   \funcm{getfsent}, \funcm{getfsfile}, \funcm{getfsspec}, \funcm{endfsent}.}
1258 ed \conffile{/etc/mtab}\footnote{più precisamente \funcm{setmntent},
1259   \funcm{getmntent},\funcm{getmntent\_r}, \funcm{addmntent},\funcm{endmntent},
1260   \funcm{hasmntopt}.} che convenzionalmente sono usati in quasi tutti i
1261 sistemi unix-like per mantenere rispettivamente le informazioni riguardo ai
1262 filesystem da montare e a quelli correntemente montati. Le funzioni servono a
1263 leggere il contenuto di questi file in opportune strutture \struct{fstab} e
1264 \struct{mntent}, e, nel caso di \conffile{/etc/mtab}, per inserire e rimuovere
1265 le voci presenti nel file.
1266
1267 In generale si dovrebbero usare queste funzioni, in particolare quelle
1268 relative a \conffile{/etc/mtab}, quando si debba scrivere un programma che
1269 effettua il montaggio di un filesystem. In realtà in questi casi è molto più
1270 semplice invocare direttamente il programma \cmd{mount}. Inoltre l'uso stesso
1271 di \conffile{/etc/mtab} è considerato una pratica obsoleta, in quanto se non
1272 aggiornato correttamente (cosa che è impossibile se la radice è montata in
1273 sola lettura) il suo contenuto diventa fuorviante.
1274
1275 Per questo motivo il suo utilizzo viene deprecato ed in molti casi viene già
1276 oggi sostituito da un collegamento simbolico a \procfile{/proc/mounts}, che
1277 contiene una versione degli stessi contenuti (vale a dire l'elenco dei
1278 filesystem montati) generata direttamente dal kernel, e quindi sempre
1279 disponibile e sempre aggiornata. Per questo motivo tralasceremo la
1280 trattazione, di queste funzioni, rimandando al manuale della \acr{glibc}
1281 \cite{GlibcMan} per la documentazione completa.
1282
1283 % TODO (bassa priorità) scrivere delle funzioni (getfsent e getmntent &C)
1284 % TODO (bassa priorità) documentare ? swapon e swapoff (man 2 ...) 
1285
1286
1287 \section{La gestione di file e directory}
1288 \label{sec:file_dir}
1289
1290 In questa sezione esamineremo le funzioni usate per la manipolazione dei nomi
1291 file e directory, per la creazione di collegamenti simbolici e diretti, per la
1292 gestione e la lettura delle directory.  In particolare ci soffermeremo sulle
1293 conseguenze che derivano dalla architettura di un filesystem unix-like
1294 illustrata in sez.~\ref{sec:file_filesystem} per quanto attiene il
1295 comportamento e gli effetti delle varie funzioni. Tratteremo infine la
1296 directory di lavoro e le funzioni per la gestione di file speciali e
1297 temporanei.
1298
1299
1300
1301 \subsection{La gestione dei nomi dei file}
1302 \label{sec:link_symlink_rename}
1303
1304 % \subsection{Le funzioni \func{link} e \func{unlink}}
1305 % \label{sec:file_link}
1306
1307 Una caratteristica comune a diversi sistemi operativi è quella di poter creare
1308 dei nomi alternativi, come gli alias del vecchio MacOS o i collegamenti di
1309 Windows o i nomi logici del VMS, che permettono di fare riferimento allo
1310 stesso file chiamandolo con nomi diversi o accedendovi da directory diverse.
1311 Questo è possibile anche in ambiente Unix, dove un nome alternativo viene
1312 usualmente chiamato ``\textsl{collegamento}'' (o \textit{link}).  Data
1313 l'architettura del sistema riguardo la gestione dei file vedremo però che ci
1314 sono due metodi sostanzialmente diversi per fare questa operazione.
1315
1316 \itindbeg{hard~link}
1317 \index{collegamento!diretto|(}
1318
1319 In sez.~\ref{sec:file_filesystem} abbiamo spiegato come la capacità di
1320 chiamare un file con nomi diversi sia connaturata con l'architettura di un
1321 filesystem per un sistema Unix, in quanto il nome del file che si trova in una
1322 directory è solo un'etichetta associata ad un puntatore che permette di
1323 ottenere il riferimento ad un \itindex{inode} \textit{inode}, e che è
1324 quest'ultimo che viene usato dal kernel per identificare univocamente gli
1325 oggetti sul filesystem.
1326
1327 Questo significa che fintanto che si resta sullo stesso filesystem la
1328 realizzazione di un \textit{link} è immediata: uno stesso file può avere tanti
1329 nomi diversi, dati da altrettante associazioni diverse allo stesso
1330 \itindex{inode} \textit{inode} effettuate tramite ``etichette'' diverse in
1331 directory diverse. Si noti anche come nessuno di questi nomi possa assumere
1332 una particolare preferenza o originalità rispetto agli altri, in quanto tutti
1333 fanno comunque riferimento allo stesso \itindex{inode} \textit{inode} e quindi
1334 tutti otterranno lo stesso file.
1335
1336 Quando si vuole aggiungere ad una directory una voce che faccia riferimento ad
1337 un file già esistente nella modalità appena descritta, per ottenere quello che
1338 viene denominato ``\textsl{collegamento diretto}'' (o \textit{hard link}), si
1339 deve usare la funzione di sistema \funcd{link}, il cui prototipo è:
1340
1341 \begin{funcproto}{
1342 \fhead{unistd.h}
1343 \fdecl{int link(const char *oldpath, const char *newpath)}
1344 \fdesc{Crea un nuovo collegamento diretto (\textit{hard link}).} 
1345 }
1346 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1347   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1348   \begin{errlist}
1349   \item[\errcode{EEXIST}] un file (o una directory) di nome \param{newpath}
1350     esiste già.
1351   \item[\errcode{EMLINK}] ci sono troppi collegamenti al file \param{oldpath}
1352     (il numero massimo è specificato dalla variabile \const{LINK\_MAX}, vedi
1353     sez.~\ref{sec:sys_limits}).
1354   \item[\errcode{EPERM}] il filesystem che contiene \param{oldpath} e
1355     \param{newpath} non supporta i collegamenti diretti o è una directory.
1356   \item[\errcode{EXDEV}] i file \param{oldpath} e \param{newpath} non fanno
1357     riferimento ad un filesystem montato sullo stesso \itindex{mount~point}
1358     \textit{mount point}.
1359   \end{errlist} ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1360   \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM},
1361   \errval{ENOSPC}, \errval{ENOTDIR}, \errval{EROFS} nel loro significato
1362   generico.}
1363 \end{funcproto}
1364
1365 La funzione crea in \param{newpath} un collegamento diretto al file indicato
1366 da \param{oldpath}. Per quanto detto la creazione di un nuovo collegamento
1367 diretto non copia il contenuto del file, ma si limita a creare la voce
1368 specificata da \param{newpath} nella directory corrispondente e l'unica
1369 proprietà del file che verrà modificata sarà il numero di riferimenti al file
1370 (il campo \var{i\_nlink} della struttura \kstruct{inode}, vedi
1371 fig.~\ref{fig:kstruct_inode}) che verrà aumentato di di uno. In questo modo lo
1372 stesso file potrà essere acceduto sia con \param{newpath} che
1373 con \param{oldpath}.
1374
1375 Per quanto dicevamo in sez.~\ref{sec:file_filesystem} la creazione di un
1376 collegamento diretto è possibile solo se entrambi i \textit{pathname} sono
1377 nello stesso filesystem ed inoltre esso deve supportare gli \textit{hard link}
1378 (il meccanismo non è disponibile ad esempio con il filesystem \acr{vfat} di
1379 Windows). In realtà la funzione ha un ulteriore requisito, e cioè che non solo
1380 che i due file siano sullo stesso filesystem, ma anche che si faccia
1381 riferimento ad essi all'interno dello stesso \itindex{mount~point}
1382 \textit{mount point}.\footnote{si tenga presente infatti, come detto in
1383   sez.~\ref{sec:filesystem_mounting}, che a partire dal kernel 2.4 uno stesso
1384   filesystem può essere montato più volte su directory diverse.}
1385
1386 La funzione inoltre opera sia sui file ordinari che sugli altri oggetti del
1387 filesystem, con l'eccezione delle directory. In alcune versioni di Unix solo
1388 l'amministratore è in grado di creare un collegamento diretto ad un'altra
1389 directory: questo viene fatto perché con una tale operazione è possibile
1390 creare dei \textit{loop} nel filesystem (vedi fig.~\ref{fig:file_link_loop})
1391 che molti programmi non sono in grado di gestire e la cui rimozione
1392 diventerebbe piuttosto complicata.\footnote{in genere per questo tipo di
1393   errori occorre eseguire il programma \cmd{fsck} per riparare il filesystem,
1394   in quanto in caso di \textit{loop} la directory creata non sarebbe vuota e
1395   non si potrebbe più rimuoverla.}
1396
1397 Data la pericolosità di questa operazione e la disponibilità dei collegamenti
1398 simbolici (che vedremo a breve) e dei \itindex{bind~mount} \textit{bind mount}
1399 (già visti in sez.~\ref{sec:filesystem_mounting}) che possono fornire la
1400 stessa funzionalità senza questi problemi, nel caso di Linux questa capacità è
1401 stata completamente disabilitata, e al tentativo di creare un collegamento
1402 diretto ad una directory la funzione \func{link} restituisce sempre l'errore
1403 \errcode{EPERM}.
1404
1405 Un ulteriore comportamento peculiare di Linux è quello in cui si crea un
1406 \textit{hard link} ad un collegamento simbolico. In questo caso lo standard
1407 POSIX.1-2001 prevederebbe che quest'ultimo venga risolto e che il collegamento
1408 sia effettuato rispetto al file cui esso punta, e che venga riportato un
1409 errore qualora questo non esista o non sia un file. Questo era anche il
1410 comportamento iniziale di Linux ma a partire dai kernel della serie
1411 2.0.x\footnote{per la precisione il comportamento era quello previsto dallo
1412   standard POSIX fino al kernel di sviluppo 1.3.56, ed è stato temporaneamente
1413   ripristinato anche durante lo sviluppo della serie 2.1.x, per poi tornare al
1414   comportamento attuale fino ad oggi (per riferimento si veda
1415   \url{http://lwn.net/Articles/293902}).} è stato adottato un comportamento
1416 che non segue più lo standard per cui l'\textit{hard link} viene creato nei
1417 confronti del collegamento simbolico, e non del file cui questo punta. La
1418 revisione POSIX.1-2008 lascia invece il comportamento dipendente
1419 dall'implementazione, cosa che rende Linux conforme a questa versione
1420 successiva dello standard.
1421
1422 \itindbeg{symbolic~link}
1423
1424 \index{collegamento!simbolico|(}
1425
1426 La ragione di questa differenza rispetto al vecchio standard, presente anche
1427 in altri sistemi unix-like, è dovuta al fatto che un collegamento simbolico
1428 può fare riferimento anche ad un file non esistente o a una directory, per i
1429 quali l'\textit{hard link} non può essere creato, per cui la scelta di seguire
1430 il collegamento simbolico è stata ritenuta una scelta scorretta nella
1431 progettazione dell'interfaccia.  Infatti se non ci fosse il comportamento
1432 adottato da Linux sarebbe impossibile creare un \textit{hard link} ad un
1433 collegamento simbolico, perché la funzione lo risolverebbe e l'\textit{hard
1434   link} verrebbe creato verso la destinazione. Invece evitando di seguire lo
1435 standard l'operazione diventa possibile, ed anche il comportamento della
1436 funzione risulta molto più comprensibile. Tanto più che se proprio se si vuole
1437 creare un \textit{hard link} rispetto alla destinazione di un collegamento
1438 simbolico è sempre possibile farlo direttamente.\footnote{ciò non toglie che
1439   questo comportamento possa causare problemi, come nell'esempio descritto
1440   nell'articolo citato nella nota precedente, a programmi che non si aspettano
1441   questa differenza rispetto allo standard POSIX.}
1442
1443 Dato che \func{link} crea semplicemente dei nomi che fanno riferimenti agli
1444 \itindex{inode} \textit{inode}, essa può funzionare soltanto per file che
1445 risiedono sullo stesso filesystem e solo per un filesystem di tipo Unix.
1446 Inoltre abbiamo visto che in Linux non è consentito eseguire un collegamento
1447 diretto ad una directory.
1448
1449 Per ovviare a queste limitazioni, come accennato all'inizio, i sistemi
1450 unix-like supportano un'altra forma di collegamento, detta
1451 ``\textsl{collegamento simbolico}'' (o anche \textit{soft link} o
1452 \textit{symbolic link}). In questo caso si tratta, come avviene in altri
1453 sistemi operativi, di file speciali che contengono semplicemente il
1454 riferimento ad un altro file (o directory). In questo modo è possibile
1455 effettuare \textit{link} anche attraverso filesystem diversi, a file posti in
1456 filesystem che non supportano i collegamenti diretti, a delle directory, ed
1457 anche a file che non esistono ancora.
1458
1459 \itindend{hard~link}
1460 \index{collegamento!diretto|)}
1461
1462 Il meccanismo funziona in quanto i \textit{symbolic link} sono riconosciuti
1463 come tali dal kernel\footnote{è uno dei diversi tipi di file visti in
1464   tab.~\ref{tab:file_file_types}, contrassegnato come tale \itindex{inode}
1465   nell'\textit{inode} e riconoscibile dal valore del campo \var{st\_mode}
1466   della struttura \struct{stat} (vedi sez.~\ref{sec:file_stat}).} e tutta una
1467 serie di funzioni di sistema (come \func{open} o \func{stat}) quando ricevono
1468 come argomento il \textit{pathname} di un collegamento simbolico vanno
1469 automaticamente ad operare sul file da esso specificato. La funzione di
1470 sistema che permette di creare un nuovo collegamento simbolico è
1471 \funcd{symlink}, ed il suo prototipo è:
1472
1473 \begin{funcproto}{
1474 \fhead{unistd.h}
1475 \fdecl{int symlink(const char *oldpath, const char *newpath)}
1476 \fdesc{Crea un nuovo collegamento simbolico (\textit{symbolic link}).} 
1477 }
1478 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1479   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1480   \begin{errlist}
1481   \item[\errcode{EEXIST}] esiste già un file \param{newpath}.
1482   \item[\errcode{ENOENT}] una componente di \param{newpath} non esiste o
1483     \param{oldpath} è una stringa vuota.
1484   \item[\errcode{EPERM}] il filesystem che contiene \param{newpath} non
1485     supporta i collegamenti simbolici.
1486   \item[\errcode{EROFS}] \param{newpath} è su un filesystem montato in sola
1487     lettura.
1488   \end{errlist} ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1489   \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC} e
1490   \errval{ENOTDIR} nel loro significato generico.}
1491 \end{funcproto}
1492
1493 La funzione crea un nuovo collegamento simbolico \param{newpath} che fa
1494 riferimento ad \param{oldpath}.  Si tenga presente che la funzione non
1495 effettua nessun controllo sull'esistenza di un file di nome \param{oldpath},
1496 ma si limita ad inserire il \textit{pathname} nel collegamento
1497 simbolico. Pertanto un collegamento simbolico può anche riferirsi ad un file
1498 che non esiste ed in questo caso si ha quello che viene chiamato un
1499 \itindex{dangling~link} \textit{dangling link}, letteralmente un
1500 \index{collegamento!ciondolante} ``\textsl{collegamento ciondolante}''.
1501
1502 Come accennato i collegamenti simbolici sono risolti automaticamente dal
1503 kernel all'invocazione delle varie \textit{system call}. In
1504 tab.~\ref{tab:file_symb_effect} si è riportato un elenco dei comportamenti
1505 delle varie funzioni di sistema che operano sui file nei confronti della
1506 risoluzione dei collegamenti simbolici, specificando quali li seguono e quali
1507 invece possono operare direttamente sui loro contenuti.
1508 \begin{table}[htb]
1509   \centering
1510   \footnotesize
1511   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|}
1512     \hline
1513     \textbf{Funzione} & \textbf{Segue il link} & \textbf{Non segue il link} \\
1514     \hline 
1515     \hline 
1516     \func{access}   & $\bullet$ & --        \\
1517     \func{chdir}    & $\bullet$ & --        \\
1518     \func{chmod}    & $\bullet$ & --        \\
1519     \func{chown}    & --        & $\bullet$ \\
1520     \func{creat}    & $\bullet$ & --        \\
1521     \func{exec}     & $\bullet$ & --        \\
1522     \func{lchown}   & $\bullet$ & --        \\
1523     \func{link}\footnotemark & --        & $\bullet$ \\
1524     \func{lstat}    & --        & $\bullet$ \\
1525     \func{mkdir}    & $\bullet$ & --        \\
1526     \func{mkfifo}   & $\bullet$ & --        \\
1527     \func{mknod}    & $\bullet$ & --        \\
1528     \func{open}     & $\bullet$ & --        \\
1529     \func{opendir}  & $\bullet$ & --        \\
1530     \func{pathconf} & $\bullet$ & --        \\
1531     \func{readlink} & --        & $\bullet$ \\
1532     \func{remove}   & --        & $\bullet$ \\
1533     \func{rename}   & --        & $\bullet$ \\
1534     \func{stat}     & $\bullet$ & --        \\
1535     \func{truncate} & $\bullet$ & --        \\
1536     \func{unlink}   & --        & $\bullet$ \\
1537     \hline 
1538   \end{tabular}
1539   \caption{Uso dei collegamenti simbolici da parte di alcune funzioni.}
1540   \label{tab:file_symb_effect}
1541 \end{table}
1542
1543 \footnotetext{a partire dalla serie 2.0, e contrariamente a quanto indicato
1544   dallo standard POSIX.1-2001.}
1545
1546 Si noti che non si è specificato il comportamento delle funzioni che operano
1547 con i file descriptor (che tratteremo nel prossimo capitolo), in quanto la
1548 risoluzione del collegamento simbolico viene in genere effettuata dalla
1549 funzione che restituisce il file descriptor (normalmente la \func{open}, vedi
1550 sez.~\ref{sec:file_open_close}) e tutte le operazioni seguenti fanno
1551 riferimento solo a quest'ultimo.
1552
1553 Dato che, come indicato in tab.~\ref{tab:file_symb_effect}, funzioni come la
1554 \func{open} seguono i collegamenti simbolici, occorrono funzioni apposite per
1555 accedere alle informazioni del collegamento invece che a quelle del file a cui
1556 esso fa riferimento. Quando si vuole leggere il contenuto di un collegamento
1557 simbolico si usa la funzione di sistema \funcd{readlink}, il cui prototipo è:
1558
1559 \begin{funcproto}{
1560 \fhead{unistd.h}
1561 \fdecl{int readlink(const char *path, char *buff, size\_t size)}
1562 \fdesc{Legge il contenuto di un collegamento simbolico.} 
1563 }
1564 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti dentro \param{buff} in caso
1565   di successo e $-1$ per un errore,  nel qual caso \var{errno} assumerà uno
1566   dei valori:
1567   \begin{errlist}
1568   \item[\errcode{EINVAL}] \param{path} non è un collegamento simbolico
1569     o \param{size} non è positiva.
1570   \end{errlist} ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1571   \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM} e
1572   \errval{ENOTDIR} nel loro significato generico.}
1573 \end{funcproto}
1574
1575 La funzione legge il \textit{pathname} a cui fa riferimento il collegamento
1576 simbolico indicato dall'argomento \param{path} scrivendolo sul
1577 buffer \param{buff} di dimensione \param{size}. Si tenga presente che la
1578 funzione non termina la stringa con un carattere nullo e che se questa è
1579 troppo lunga la tronca alla dimensione specificata da \param{size} per evitare
1580 di sovrascrivere oltre le dimensioni del buffer.
1581
1582 \begin{figure}[htb]
1583   \centering
1584   \includegraphics[width=8.5cm]{img/link_loop}
1585   \caption{Esempio di loop nel filesystem creato con un collegamento
1586     simbolico.}
1587   \label{fig:file_link_loop}
1588 \end{figure}
1589
1590 Come accennato uno dei motivi per cui non sono consentiti \textit{hard link}
1591 alle directory è che questi possono creare dei \textit{loop} nella risoluzione
1592 dei nomi che non possono essere eliminati facilmente. Invece è sempre
1593 possibile, ed in genere anche molto utile, creare un collegamento simbolico ad
1594 una directory, anche se in questo caso si potranno ottenere anche dei
1595 \textit{loop}. La situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_link_loop},
1596 che riporta la struttura della directory \file{/boot}. Come si vede si è
1597 creato al suo interno un collegamento simbolico che punta di nuovo a
1598 \file{/boot}.\footnote{il \textit{loop} mostrato in
1599   fig.~\ref{fig:file_link_loop} è stato usato per poter permettere a
1600   \cmd{grub} (un bootloader in grado di leggere direttamente da vari
1601   filesystem il file da lanciare come sistema operativo) di vedere i file
1602   contenuti nella directory \file{/boot} con lo stesso \textit{pathname} con
1603   cui verrebbero visti dal sistema operativo, anche se essi si trovano, come
1604   accade spesso, su una partizione separata (che \cmd{grub} all'avvio vedrebbe 
1605   come \file{/}).}
1606
1607 Questo però può causare problemi per tutti quei programmi che effettuano la
1608 scansione di una directory senza tener conto dei collegamenti simbolici, ad
1609 esempio se lanciassimo un comando del tipo \code{grep -r linux *}, il loop
1610 nella directory porterebbe il comando ad esaminare \file{/boot},
1611 \file{/boot/boot}, \file{/boot/boot/boot} e così via.
1612
1613 Per questo motivo il kernel e le librerie prevedono che nella risoluzione di
1614 un \textit{pathname} possano essere seguiti fino ad un certo numero massimo di
1615 collegamenti simbolici, il cui valore limite è specificato dalla costante
1616 \const{MAXSYMLINKS}. Qualora questo limite venga superato viene generato un
1617 errore ed \var{errno} viene impostata al valore \errcode{ELOOP}, che nella
1618 quasi totalità dei casi indica appunto che si è creato un collegamento
1619 simbolico che fa riferimento ad una directory del suo stesso
1620 \textit{pathname}.
1621
1622 Un altro punto da tenere sempre presente è che, come abbiamo accennato, un
1623 collegamento simbolico può fare riferimento anche ad un file che non esiste;
1624 ad esempio possiamo usare il comando \cmd{ln} per creare un collegamento
1625 simbolico nella nostra directory con:
1626 \begin{Command}
1627 $ ln -s /tmp/tmp_file symlink
1628 \end{Command}
1629 %$
1630 e questo avrà successo anche se \file{/tmp/tmp\_file} non esiste:
1631 \begin{Command}
1632 $ ls symlink
1633 \end{Command}
1634 \begin{Terminal}
1635 symlink
1636 \end{Terminal}
1637 %$
1638 ma questo può generare confusione, perché accedendo in sola lettura a
1639 \file{symlink}, ad esempio con \cmd{cat}, otterremmo un errore:
1640 \begin{Command}
1641 $ cat symlink
1642 \end{Command}
1643 \begin{Terminal}
1644 cat: symlink: No such file or directory
1645 \end{Terminal}
1646 %$
1647 con un errore che può sembrare sbagliato, dato che \cmd{ls} ci ha mostrato
1648 l'esistenza di \file{symlink}, se invece scrivessimo su \file{symlink}
1649 otterremmo la creazione di \file{/tmp/tmp\_file} senza errori.
1650
1651
1652 \itindend{symbolic~link}
1653 \index{collegamento!simbolico|)}
1654
1655
1656 Un'altra funzione relativa alla gestione dei nomi dei file, anche se a prima
1657 vista parrebbe riguardare un argomento completamente diverso, è quella che per
1658 la cancellazione di un file. In realtà una \textit{system call} che serva
1659 proprio a cancellare un file non esiste neanche perché, come accennato in
1660 sez.~\ref{sec:file_filesystem}, quando in un sistema unix-like si richiede la
1661 rimozione di un file quella che si va a cancellare è soltanto la voce che
1662 referenzia il suo \itindex{inode} \textit{inode} all'interno di una directory.
1663
1664 La funzione di sistema che consente di effettuare questa operazione, il cui
1665 nome come si può notare ha poco a che fare con il concetto di rimozione, è
1666 \funcd{unlink}, ed il suo prototipo è:
1667
1668 \begin{funcproto}{
1669 \fhead{unistd.h}
1670 \fdecl{int unlink(const char *pathname)}
1671 \fdesc{Cancella un file.} 
1672 }
1673 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1674   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:\footnotemark  
1675   \begin{errlist}
1676   \item[\errcode{EACCES}] non si ha il permesso di scrivere sulla directory
1677     contenente \param{pathname} o di attraversamento di una delle directory
1678     superiori. 
1679   \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} si riferisce ad una
1680     directory.
1681   \item[\errcode{EPERM}] il filesystem non consente l'operazione, o la
1682     directory che contiene \param{pathname} ha lo \itindex{sticky~bit}
1683     \textit{sticky bit} e non si è il proprietario o non si hanno privilegi
1684     amministrativi. 
1685   \end{errlist} ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{EIO}, \errval{ELOOP},
1686   \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOTDIR}, \errval{EROFS} nel loro
1687   significato generico.}
1688 \end{funcproto}
1689
1690 \footnotetext{questa funzione su Linux ha alcune peculiarità nei codici di
1691   errore, in particolare riguardo la rimozione delle directory che non è mai
1692   permessa e che causa l'errore \errcode{EISDIR}; questo è un valore specifico
1693   di Linux non conforme allo standard POSIX che prescrive invece l'uso di
1694   \errcode{EPERM} in caso l'operazione non sia consentita o il processo non
1695   abbia privilegi sufficienti, valore che invece Linux usa anche se il
1696   filesystem non supporta la funzione, inoltre il codice \errcode{EBUSY} nel
1697   caso la directory sia occupata su Linux non esiste.}
1698
1699 La funzione elimina il nome specificato dall'argomento \param{pathname} nella
1700 directory che lo contiene e decrementa il numero di riferimenti nel relativo
1701 \itindex{inode} \textit{inode}.\footnote{come per \func{link} queste due
1702   operazioni sono effettuate all'interno della \textit{system call} in maniera
1703   atomica.} Nel caso di socket, fifo o file di dispositivo
1704 \index{file!di~dispositivo} rimuove il nome, ma come per i file normali i
1705 processi che hanno aperto uno di questi oggetti possono continuare ad
1706 utilizzarli.  Nel caso di cancellazione di un collegamento simbolico, che
1707 consiste solo nel rimando ad un altro file, questo viene immediatamente
1708 eliminato.
1709
1710 Per cancellare una voce in una directory è necessario avere il permesso di
1711 scrittura su di essa, dato che si va a rimuovere una voce dal suo contenuto, e
1712 il diritto di esecuzione/attraversamento sulla directory che la contiene
1713 (affronteremo in dettaglio l'argomento dei permessi di file e directory in
1714 sez.~\ref{sec:file_access_control}). Se inoltre lo \itindex{sticky~bit}
1715 \textit{sticky bit} (vedi sez.~\ref{sec:file_special_perm}) è impostato
1716 occorrerà anche essere proprietari del file o proprietari della directory o
1717 avere i privilegi di amministratore.
1718
1719 Si ricordi inoltre che anche se se ne è rimosso il nome da una directory, un
1720 file non viene eliminato dal disco fintanto che tutti i riferimenti ad esso
1721 sono stati cancellati: solo quando il numero di collegamenti mantenuto
1722 \itindex{inode} nell'\textit{inode} diventa nullo, questo viene disallocato e
1723 lo spazio occupato su disco viene liberato. Si tenga presente comunque che a
1724 questo si aggiunge sempre un'ulteriore condizione e cioè che non ci siano
1725 processi che abbiano il suddetto file aperto.\footnote{come vedremo in
1726   sez.~\ref{sec:file_unix_interface} il kernel mantiene anche una tabella dei
1727   file aperti nei vari processi, che a sua volta contiene i riferimenti agli
1728   \itindex{inode} \textit{inode} ad essi relativi; prima di procedere alla
1729   cancellazione dello spazio occupato su disco dal contenuto di un file il
1730   kernel controlla anche questa tabella, per verificare che anche in essa non
1731   ci sia più nessun riferimento all'\textit{inode} in questione.}
1732
1733 Questa caratteristica del sistema può essere usata per essere sicuri di non
1734 lasciare file temporanei su disco in caso di crash di un programma. La tecnica
1735 è quella di aprire un nuovo file e chiamare \func{unlink} su di esso subito
1736 dopo, in questo modo il contenuto del file sarà sempre disponibile all'interno
1737 del processo attraverso il suo file descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_fd}),
1738 ma non ne resta traccia in nessuna directory, e lo spazio occupato su disco
1739 viene immediatamente rilasciato alla conclusione del processo, quando tutti i
1740 file vengono chiusi.
1741
1742 Al contrario di quanto avviene con altri Unix, in Linux non è possibile usare
1743 la funzione \func{unlink} sulle directory, nel qual caso si otterrebbe un
1744 errore di \errcode{EISDIR}. Per cancellare una directory si deve usare la
1745 apposita funzione di sistema \func{rmdir} (che vedremo in
1746 sez.~\ref{sec:file_dir_creat_rem}), oppure la funzione \func{remove}.
1747 Quest'ultima è la funzione prevista dallo standard ANSI C per effettuare una
1748 cancellazione generica di un file o di una directory e funziona anche per i
1749 sistemi operativo che non supportano gli \textit{hard link}. Nei sistemi
1750 unix-like \funcd{remove} è equivalente ad usare in maniera trasparente
1751 \func{unlink} per i file ed \func{rmdir} per le directory; il suo prototipo è:
1752
1753 \begin{funcproto}{
1754 \fhead{stdio.h}
1755 \fdecl{int remove(const char *pathname)}
1756 \fdesc{Cancella un file o una directory.} 
1757 }
1758 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1759   caso \var{errno} assumerà uno dei valori relativi alla chiamata utilizzata,
1760   pertanto si può fare riferimento a quanto illustrato nelle descrizioni di
1761   \func{unlink} e \func{rmdir}.}
1762 \end{funcproto}
1763
1764 La funzione utilizza la funzione \func{unlink} per cancellare i file e la
1765 funzione \func{rmdir} (vedi sez.~\ref{sec:file_dir_creat_rem}) per cancellare
1766 le directory.\footnote{questo vale usando la \acr{glibc}; nella libc4 e nella
1767   libc5 la funzione \func{remove} era un semplice alias alla funzione
1768   \func{unlink} e quindi non poteva essere usata per le directory.} Si tenga
1769 presente che per alcune implementazioni del protocollo NFS utilizzare questa
1770 funzione può comportare la scomparsa di file ancora in uso.
1771
1772 Infine per cambiare nome ad un file o a una directory si usa la funzione di
1773 sistema \funcd{rename},\footnote{la funzione è definita dallo standard ANSI C,
1774   ma si applica solo per i file, lo standard POSIX estende la funzione anche
1775   alle directory.} il cui prototipo è:
1776
1777 \begin{funcproto}{
1778 \fhead{stdio.h}
1779 \fdecl{int rename(const char *oldpath, const char *newpath)}
1780 \fdesc{Rinomina un file o una directory.} 
1781 }
1782 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore,
1783   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1784   \begin{errlist}
1785   \item[\errcode{EACCESS}] non c'è permesso di scrivere nelle directory
1786     contenenti \param{oldpath} e \param{newpath} o di attraversare 
1787     quelle dei loro \textit{pathname} o di scrivere su \param{newpath}
1788     se questa è una directory.
1789   \item[\errcode{EBUSY}] o \param{oldpath} o \param{newpath} sono in uso da
1790     parte di qualche processo (come \index{directory~di~lavoro} directory di
1791     lavoro o come radice) o del sistema (come \itindex{mount~point}
1792     \textit{mount point}) ed il sistema non riesce a risolvere la situazione.
1793   \item[\errcode{EINVAL}] \param{newpath} contiene un prefisso di
1794     \param{oldpath} o più in generale si è cercato di creare una directory come
1795     sotto-directory di sé stessa.
1796   \item[\errcode{EISDIR}] \param{newpath} è una directory mentre
1797     \param{oldpath} non è una directory.
1798   \item[\errcode{EEXIST}] \param{newpath} è una directory già esistente e
1799     non è vuota (anche \errcode{ENOTEMPTY}).
1800   \item[\errcode{ENOTDIR}] uno dei componenti dei \textit{pathname} non è una
1801     directory o \param{oldpath} è una directory e 
1802     \param{newpath} esiste e non è una directory.
1803   \item[\errval{EPERM}] la directory contenente \param{oldpath} o quella
1804     contenente un \param{newpath} esistente hanno lo
1805     \itindex{sticky~bit} \textit{sticky bit} e non si è i proprietari dei
1806     rispettivi file (o non si hanno privilegi amministrativi) oppure il
1807     filesystem non supporta l'operazione. 
1808   \item[\errcode{EXDEV}] \param{oldpath} e \param{newpath} non sono sullo
1809     stesso filesystem e sotto lo stesso \itindex{mount~point} \textit{mount
1810       point}. 
1811   \end{errlist} ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ELOOP}, \errval{EMLINK},
1812   \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC} e
1813   \errval{EROFS} nel loro significato generico.}
1814 \end{funcproto}
1815
1816 La funzione rinomina in \param{newpath} il file o la directory indicati
1817 dall'argomento \param{oldpath}. Il nome viene eliminato nella directory
1818 originale e ricreato nella directory di destinazione mantenendo il riferimento
1819 allo stesso \itindex{inode} \textit{inode}. Non viene spostato nessun dato e
1820 \itindex{inode} l'\textit{inode} del file non subisce nessuna modifica in
1821 quanto le modifiche sono eseguite sulle directory che
1822 contengono \param{newpath} ed \param{oldpath}.
1823
1824 Il vantaggio nell'uso di questa funzione al posto della chiamata successiva di
1825 \func{link} e \func{unlink} è che l'operazione è eseguita atomicamente, non
1826 c'è modifica, per quanto temporanea, al \textit{link count} del file e non può
1827 esistere un istante in cui un altro processo possa trovare attivi entrambi i
1828 nomi per lo stesso file se la destinazione non esiste o in cui questa sparisca
1829 temporaneamente se già esiste.
1830
1831 Dato che opera in maniera analoga la funzione è soggetta alle stesse
1832 restrizioni di \func{link}, quindi è necessario che \param{oldpath}
1833 e \param{newpath} siano nello stesso filesystem e facciano riferimento allo
1834 stesso \itindex{mount~point} \textit{mount point}, e che il filesystem
1835 supporti questo tipo di operazione. Qualora questo non avvenga si dovrà
1836 effettuare l'operazione in maniera non atomica copiando il file a destinazione
1837 e poi cancellando l'originale.
1838
1839 Il comportamento della funzione è diverso a seconda che si voglia rinominare
1840 un file o una directory. Se ci riferisce ad un file allora \param{newpath}, se
1841 esiste, non deve essere una directory, altrimenti si avrà un errore di
1842 \errcode{EISDIR}. Se \param{newpath} indica un file già esistente questo verrà
1843 rimpiazzato atomicamente, ma nel caso in cui \func{rename} fallisca il kernel
1844 assicura che esso non sarà toccato. I caso di sovrascrittura però potrà
1845 esistere una breve finestra di tempo in cui sia \param{oldpath}
1846 che \param{newpath} potranno fare entrambi riferimento al file che viene
1847 rinominato.
1848
1849 Se \param{oldpath} è una directory allora \param{newpath}, se esistente, deve
1850 essere una directory vuota, altrimenti si avranno gli errori \errcode{ENOTDIR}
1851 (se non è una directory) o \errcode{ENOTEMPTY} o \errcode{EEXIST} (se non è
1852 vuota). Chiaramente \param{newpath} non potrà contenere \param{oldpath} nel
1853 suo \textit{pathname}, non essendo possibile rendere una directory una
1854 sottodirectory di sé stessa, se questo fosse il caso si otterrebbe un errore
1855 di \errcode{EINVAL}.
1856
1857 Se \param{oldpath} si riferisce ad un collegamento simbolico questo sarà
1858 rinominato restando tale senza nessun effetto sul file a cui fa riferimento.
1859 Se invece \param{newpath} esiste ed è un collegamento simbolico verrà
1860 cancellato come qualunque altro file.  Infine qualora \param{oldpath}
1861 e \param{newpath} siano due nomi che già fanno riferimento allo stesso file lo
1862 standard POSIX prevede che la funzione non ritorni un errore, e semplicemente
1863 non faccia nulla, lasciando entrambi i nomi.  Linux segue questo standard,
1864 anche se, come fatto notare dal manuale della \acr{glibc}, il comportamento
1865 più ragionevole sarebbe quello di cancellare \param{oldpath}.
1866
1867 In tutti i casi si dovranno avere i permessi di scrittura nelle directory
1868 contenenti \param{oldpath} e \param{newpath}, e nel caso \param{newpath} sia
1869 una directory vuota già esistente anche su di essa (perché dovrà essere
1870 aggiornata la voce ``\texttt{..}''). Se poi le directory
1871 contenenti \param{oldpath} o \param{newpath} hanno lo \itindex{sticky~bit}
1872 \textit{sticky bit} attivo (vedi sez.~\ref{sec:file_special_perm}) si dovrà
1873 essere i proprietari dei file (o delle directory) che si vogliono rinominare,
1874 o avere i permessi di amministratore.
1875
1876
1877 \subsection{La creazione e la cancellazione delle directory} 
1878 \label{sec:file_dir_creat_rem}
1879
1880 Benché in sostanza le directory non siano altro che dei file contenenti
1881 elenchi di nomi con riferimenti ai rispettivi \itindex{inode} \textit{inode},
1882 non è possibile trattarle come file ordinari e devono essere create
1883 direttamente dal kernel attraverso una opportuna \textit{system
1884   call}.\footnote{questo è quello che permette anche, attraverso l'uso del
1885   \itindex{Virtual~File~System} VFS, l'utilizzo di diversi formati per la
1886   gestione dei suddetti elenchi, dalle semplici liste a strutture complesse
1887   come alberi binari, hash, ecc. che consentono una ricerca veloce quando il
1888   numero di file è molto grande.}  La funzione di sistema usata per creare una
1889 directory è \funcd{mkdir}, ed il suo prototipo è:
1890
1891 \begin{funcproto}{
1892 \fhead{sys/stat.h}
1893 \fhead{sys/types.h}
1894 \fdecl{int mkdir(const char *dirname, mode\_t mode)}
1895 \fdesc{Crea una nuova directory.} 
1896 }
1897 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1898   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1899   \begin{errlist}
1900   \item[\errcode{EACCES}] non c'è il permesso di scrittura per la directory in
1901     cui si vuole inserire la nuova directory o di attraversamento per le
1902     directory al di sopra di essa.
1903   \item[\errcode{EEXIST}] un file o una directory o un collegamento simbolico
1904     con quel nome esiste già.
1905   \item[\errcode{EMLINK}] la directory in cui si vuole creare la nuova
1906     directory contiene troppi file; sotto Linux questo normalmente non avviene
1907     perché il filesystem standard consente la creazione di un numero di file
1908     maggiore di quelli che possono essere contenuti nel disco, ma potendo
1909     avere a che fare anche con filesystem di altri sistemi questo errore può
1910     presentarsi.
1911   \item[\errcode{ENOSPC}] non c'è abbastanza spazio sul file system per creare
1912     la nuova directory o si è esaurita la quota disco dell'utente.
1913   \end{errlist}
1914   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG},
1915   \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOTDIR}, \errval{EPERM},
1916   \errval{EROFS} nel loro significato generico.}
1917 \end{funcproto}
1918
1919 La funzione crea una nuova directory vuota, che contiene cioè solo le due voci
1920 standard presenti in ogni directory (``\file{.}'' e ``\file{..}''), con il
1921 nome indicato dall'argomento \param{dirname}. 
1922
1923 I permessi di accesso (vedi sez.~\ref{sec:file_access_control}) con cui la
1924 directory viene creata sono specificati dall'argomento \param{mode}, i cui
1925 possibili valori sono riportati in tab.~\ref{tab:file_permission_const}; si
1926 tenga presente che questi sono modificati dalla maschera di creazione dei file
1927 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}).  La titolarità della nuova
1928 directory è impostata secondo quanto illustrato in
1929 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}.
1930
1931 Come accennato in precedenza per eseguire la cancellazione di una directory è
1932 necessaria una specifica funzione di sistema, \funcd{rmdir}, il suo prototipo
1933 è:
1934
1935 \begin{funcproto}{
1936 \fhead{sys/stat.h}
1937 \fdecl{int rmdir(const char *dirname)}
1938 \fdesc{Cancella una directory.} 
1939 }
1940 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1941   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1942   \begin{errlist}
1943   \item[\errcode{EACCES}] non c'è il permesso di scrittura per la directory
1944     che contiene la directory che si vuole cancellare, o non c'è il permesso
1945     di attraversare (esecuzione) una delle directory specificate in
1946     \param{dirname}.
1947   \item[\errcode{EINVAL}] si è usato ``\texttt{.}'' come ultimo componente
1948     di \param{dirname}.
1949   \item[\errcode{EBUSY}] la directory specificata è la
1950     \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro o la radice di qualche
1951     processo o un \itindex{mount~point} \textit{mount point}.
1952   \item[\errcode{EPERM}] il filesystem non supporta la cancellazione di
1953     directory, oppure la directory che contiene \param{dirname} ha lo
1954     \itindex{sticky~bit} \textit{sticky bit} impostato e non si è i
1955     proprietari della directory o non si hanno privilegi amministrativi. 
1956   \end{errlist}
1957   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG},
1958   \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOTDIR}, \errcode{ENOTEMPTY} e
1959   \errval{EROFS} nel loro significato generico.}
1960 \end{funcproto}
1961
1962
1963 La funzione cancella la directory \param{dirname}, che deve essere vuota, la
1964 directory deve cioè contenere le due voci standard ``\file{.}'' e
1965 ``\file{..}'' e niente altro.  Il nome può essere indicato con un
1966 \textit{pathname} assoluto o relativo, ma si deve fare riferimento al nome
1967 nella directory genitrice, questo significa che \textit{pathname} terminanti
1968 in ``\file{.}'' e ``\file{..}'' anche se validi in altri contesti, causeranno
1969 il fallimento della funzione.
1970
1971 Se la directory cancellata risultasse aperta in qualche processo per una
1972 lettura dei suoi contenuti (vedi sez.~\ref{sec:file_dir_read}), pur
1973 scomparendo dal filesystem e non essendo più possibile accedervi o crearvi
1974 altri file, le risorse ad essa associate verrebbero disallocate solo alla
1975 chiusura di tutti questi ulteriori riferimenti.
1976
1977
1978 \subsection{Lettura e scansione delle directory}
1979 \label{sec:file_dir_read}
1980
1981 Benché le directory alla fine non siano altro che dei file che contengono
1982 delle liste di nomi associati ai relativi \itindex{inode} \textit{inode}, per
1983 il ruolo che rivestono nella struttura del sistema non possono essere trattate
1984 come dei normali file di dati. Ad esempio, onde evitare inconsistenze
1985 all'interno del filesystem, solo il kernel può scrivere il contenuto di una
1986 directory, e non può essere un processo a inserirvi direttamente delle voci
1987 con le usuali funzioni di scrittura.
1988
1989 Ma se la scrittura e l'aggiornamento dei dati delle directory è compito del
1990 kernel, sono molte le situazioni in cui i processi necessitano di poterne
1991 leggere il contenuto. Benché questo possa essere fatto direttamente (vedremo
1992 in sez.~\ref{sec:file_open_close} che è possibile aprire una directory come se
1993 fosse un file, anche se solo in sola lettura) in generale il formato con cui
1994 esse sono scritte può dipendere dal tipo di filesystem, tanto che, come
1995 riportato in tab.~\ref{tab:file_file_operations}, il
1996 \itindex{Virtual~File~System} VFS prevede una apposita funzione per la lettura
1997 delle directory.
1998
1999 \itindbeg{directory~stream}
2000
2001 Tutto questo si riflette nello standard POSIX\footnote{le funzioni erano
2002   presenti in SVr4 e 4.3BSD, la loro specifica è riportata in POSIX.1-2001.}
2003 che ha introdotto una apposita interfaccia per la lettura delle directory,
2004 basata sui cosiddetti \textit{directory stream}, chiamati così per l'analogia
2005 con i \textit{file stream} dell'interfaccia standard ANSI C che vedremo in
2006 sez.~\ref{sec:files_std_interface}. La prima funzione di questa interfaccia è
2007 \funcd{opendir}, il cui prototipo è:
2008
2009 \begin{funcproto}{
2010 \fhead{sys/types.h}
2011 \fhead{dirent.h}
2012 \fdecl{DIR *opendir(const char *dirname)}
2013 \fdesc{Apre un \textit{directory stream}.} 
2014 }
2015 {La funzione ritorna un puntatore al \textit{directory stream} in caso di
2016   successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno
2017   dei valori \errval{EACCES}, \errval{EMFILE}, \errval{ENFILE},
2018   \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM} e \errval{ENOTDIR} nel loro significato
2019   generico.}
2020 \end{funcproto}
2021
2022 La funzione apre un \textit{directory stream} per la directory
2023 \param{dirname}, ritornando il puntatore ad un oggetto di tipo \type{DIR} (che
2024 è il \index{tipo!opaco} tipo opaco usato dalle librerie per gestire i
2025 \textit{directory stream}) da usare per tutte le operazioni successive, la
2026 funzione inoltre posiziona lo \textit{stream} sulla prima voce contenuta nella
2027 directory.
2028
2029 Si tenga presente che comunque la funzione opera associando il
2030 \textit{directory stream} ad un opportuno file descriptor sottostante, sul
2031 quale vengono compiute le operazioni. Questo viene sempre aperto impostando il
2032 flag di \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec} (si ricordi quanto
2033 detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}), così da evitare che resti aperto in caso
2034 di esecuzione di un altro programma.
2035
2036 Nel caso in cui sia necessario conoscere il \textit{file descriptor} associato
2037 ad un \textit{directory stream} si può usare la funzione
2038 \funcd{dirfd},\footnote{questa funzione è una estensione introdotta con BSD
2039   4.3-Reno ed è presente in Linux con le libc5 (a partire dalla versione
2040   5.1.2) e con la \acr{glibc} ma non presente in POSIX fino alla revisione
2041   POSIX.1-2008, per questo per poterla utilizzare fino alla versione 2.10
2042   della \acr{glibc} era necessario definire le macro \macro{\_BSD\_SOURCE} o
2043   \macro{\_SVID\_SOURCE}, dalla versione 2.10 si possono usare anche
2044   \texttt{\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} >= 200809L} o
2045   \texttt{\macro{\_XOPEN\_SOURCE} >= 700}.}  il cui prototipo è:
2046
2047 \begin{funcproto}{
2048 \fhead{sys/types.h}
2049 \fhead{dirent.h}
2050 \fdecl{int dirfd(DIR *dir)}
2051 \fdesc{Legge il file descriptor associato ad un \textit{directory stream}.} 
2052 }
2053 {La funzione ritorna un valore positivo corrispondente al file descriptor in
2054   caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà
2055   uno dei valori:
2056   \begin{errlist}
2057   \item[\errcode{EINVAL}] \param{dir} non è un puntatore ad un
2058     \textit{directory stream}. 
2059   \item[\errcode{ENOTSUP}] l'implementazione non supporta l'uso di un file
2060     descriptor per la directory.
2061   \end{errlist}
2062 }
2063 \end{funcproto}
2064
2065 La funzione restituisce il file descriptor associato al \textit{directory
2066   stream} \param{dir}. Di solito si utilizza questa funzione in abbinamento a
2067 funzioni che operano sui file descriptor, ad esempio si potrà usare
2068 \func{fstat} per ottenere le proprietà della directory, o \func{fchdir} per
2069 spostare su di essa la \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro (vedi
2070 sez.~\ref{sec:file_work_dir}).
2071
2072 Viceversa se si è aperto un file descriptor corrispondente ad una directory è
2073 possibile associarvi un \textit{directory stream} con la funzione
2074 \funcd{fdopendir},\footnote{questa funzione è però disponibile solo a partire
2075   dalla versione 2.4 della \acr{glibc}, ed è stata introdotta nello standard
2076   POSIX solo a partire dalla revisione POSIX.1-2008, prima della versione 2.10
2077   della \acr{glibc} per poterla utilizzare era necessario definire la macro
2078   \macro{\_GNU\_SOURCE}, dalla versione 2.10 si possono usare anche
2079   \texttt{\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} >= 200809L} o \texttt{\_XOPEN\_SOURCE >=
2080     700} .}  il cui prototipo è:
2081
2082 \begin{funcproto}{
2083 \fhead{sys/types.h}
2084 \fhead{dirent.h}
2085 \fdecl{DIR *fdopendir(int fd)}
2086 \fdesc{Associa un \textit{directory stream} ad un file descriptor.} 
2087 }
2088 {La funzione ritorna un puntatore al \textit{directory stream} in caso di
2089   successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno
2090   dei valori \errval{EBADF} o \errval{ENOMEM} nel loro significato generico.}
2091 \end{funcproto}
2092
2093 La funzione è identica a \func{opendir}, ma ritorna un \textit{directory
2094   stream} facendo riferimento ad un file descriptor \param{fd} che deve essere
2095 stato aperto in precedenza; la funzione darà un errore qualora questo non
2096 corrisponda ad una directory. L'uso di questa funzione permette di rispondere
2097 agli stessi requisiti delle funzioni ``\textit{at}'' che vedremo in
2098 sez.~\ref{sec:file_openat}.
2099
2100 Una volta utilizzata il file descriptor verrà usato internamente dalle
2101 funzioni che operano sul \textit{directory stream} e non dovrà essere più
2102 utilizzato all'interno del proprio programma. In particolare dovrà essere
2103 chiuso attraverso il \textit{directory stream} con \func{closedir} e non
2104 direttamente. Si tenga presente inoltre che \func{fdopendir} non modifica lo
2105 stato di un eventuale flag di \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec},
2106 che pertanto dovrà essere impostato esplicitamente in fase di apertura del
2107 file descriptor.
2108
2109 Una volta che si sia aperto un \textit{directory stream} la lettura del
2110 contenuto della directory viene effettuata attraverso la funzione
2111 \funcd{readdir}, il cui prototipo è:
2112
2113 \begin{funcproto}{
2114 \fhead{sys/types.h}
2115 \fhead{dirent.h}
2116 \fdecl{struct dirent *readdir(DIR *dir)}
2117 \fdesc{Legge una voce dal \textit{directory stream}.} 
2118 }
2119 {La funzione ritorna il puntatore alla struttura contenente i dati in caso di
2120   successo e \val{NULL} per un errore o se si è raggiunta la fine dello
2121   \textit{stream}. Il solo codice di errore restituito in \var{errno} è
2122   \errval{EBADF} qualora \param{dir} non indichi un \textit{directory stream}
2123   valido.}
2124 \end{funcproto}
2125
2126 La funzione legge la voce corrente nella directory, posizionandosi sulla voce
2127 successiva. Pertanto se si vuole leggere l'intero contenuto di una directory
2128 occorrerà ripetere l'esecuzione della funzione fintanto che non si siano
2129 esaurite tutte le voci in essa presenti, che viene segnalata dalla
2130 restituzione di \val{NULL} come valore di ritorno. Si può distinguere questa
2131 condizione da un errore in quanto in questo caso \var{errno} non verrebbe
2132 modificata.
2133
2134 I dati letti da \func{readdir} vengono memorizzati in una struttura
2135 \struct{dirent}, la cui definizione è riportata in
2136 fig.~\ref{fig:file_dirent_struct}.\footnote{la definizione è quella usata da
2137   Linux, che si trova nel file \file{/usr/include/bits/dirent.h}, essa non
2138   contempla la presenza del campo \var{d\_namlen} che indica la lunghezza del
2139   nome del file.} La funzione non è rientrante e restituisce il puntatore ad
2140 una struttura allocata staticamente, che viene sovrascritta tutte le volte che
2141 si ripete la lettura di una voce sullo stesso \textit{directory stream}.
2142
2143 Di questa funzione esiste anche una versione \index{funzioni!rientranti}
2144 rientrante, \funcd{readdir\_r},\footnote{per usarla è necessario definire una
2145   qualunque delle macro \texttt{\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} >= 1},
2146   \macro{\_XOPEN\_SOURCE}, \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
2147   \macro{\_POSIX\_SOURCE}.} che non usa una struttura allocata staticamente, e
2148 può essere utilizzata anche con i \itindex{thread} \textit{thread}, il suo
2149 prototipo è:
2150
2151 \begin{funcproto}{
2152 \fhead{sys/types.h}
2153 \fhead{dirent.h}
2154 \fdecl{int readdir\_r(DIR *dir, struct dirent *entry, struct dirent **result)}
2155 \fdesc{Legge una voce dal \textit{directory stream}.} 
2156 }
2157 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
2158   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
2159   \func{readdir}.} 
2160 \end{funcproto}
2161
2162 La funzione restituisce in \param{result} come \itindex{value~result~argument}
2163 \textit{value result argument} l'indirizzo della struttura \struct{dirent}
2164 dove sono stati salvati i dati, che deve essere allocata dal chiamante, ed il
2165 cui indirizzo deve essere indicato con l'argomento \param{entry}.  Se si è
2166 raggiunta la fine del \textit{directory stream} invece in \param{result} viene
2167 restituito il valore \val{NULL}.
2168
2169 \begin{figure}[!htb]
2170   \footnotesize \centering
2171   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2172     \includestruct{listati/dirent.c}
2173   \end{minipage} 
2174   \normalsize 
2175   \caption{La struttura \structd{dirent} per la lettura delle informazioni dei 
2176     file.}
2177   \label{fig:file_dirent_struct}
2178 \end{figure}
2179
2180 % Lo spazio per la \struct{dirent} dove vengono restituiti i dati della
2181 % directory deve essere allocato a cura del chiamante, dato che la dimensione
2182
2183
2184 I vari campi di \struct{dirent} contengono le informazioni relative alle voci
2185 presenti nella directory. Sia BSD che SVr4 che POSIX.1-2001\footnote{il
2186   vecchio standard POSIX prevedeva invece solo la presenza del campo
2187   \var{d\_fileno}, identico \var{d\_ino}, che in Linux era definito come alias
2188   di quest'ultimo, mentre il campo \var{d\_name} era considerato dipendente
2189   dall'implementazione.}  prevedono che siano sempre presenti il campo
2190 \var{d\_name}, che contiene il nome del file nella forma di una stringa
2191 terminata da uno zero, ed il campo \var{d\_ino}, che contiene il numero di
2192 \itindex{inode} \textit{inode} cui il file è associato e corrisponde al campo
2193 \var{st\_ino} di \struct{stat}.  La presenza di ulteriori campi opzionali
2194 oltre i due citati è segnalata dalla definizione di altrettante macro nella
2195 forma \code{\_DIRENT\_HAVE\_D\_XXX} dove \code{XXX} è il nome del relativo
2196 campo. Come si può evincere da fig.~\ref{fig:file_dirent_struct} nel caso di
2197 Linux sono pertanto definite le macro \macro{\_DIRENT\_HAVE\_D\_TYPE},
2198 \macro{\_DIRENT\_HAVE\_D\_OFF} e \macro{\_DIRENT\_HAVE\_D\_RECLEN}, mentre non
2199 è definita la macro \macro{\_DIRENT\_HAVE\_D\_NAMLEN}.
2200
2201 Dato che possono essere presenti campi opzionali e che lo standard
2202 POSIX.1-2001 non specifica una dimensione definita per il nome dei file (che
2203 può variare a seconda del filesystem), ma solo un limite superiore pari a
2204 \const{NAME\_MAX} (vedi tab.~\ref{tab:sys_file_macro}), in generale per
2205 allocare una struttura \struct{dirent} in maniera portabile occorre eseguire
2206 un calcolo per ottenere le dimensioni appropriate per il proprio
2207 sistema.\footnote{in SVr4 la lunghezza del campo è definita come
2208   \code{NAME\_MAX+1} che di norma porta al valore di 256 byte usato anche in
2209   fig.~\ref{fig:file_dirent_struct}.} Lo standard però richiede che il campo
2210 \var{d\_name} sia sempre l'ultimo della struttura, questo ci consente di
2211 ottenere la dimensione della prima parte con la macro di utilità generica
2212 \macro{offsetof}, che si può usare con il seguente prototipo:
2213
2214 {\centering
2215 \vspace{3pt}
2216 \begin{funcbox}{
2217 \fhead{stddef.h}
2218 \fdecl{size\_t \macro{offsetof}(type, member)}
2219 \fdesc{Restituisce la posizione del campo \param{member} nella
2220   struttura \param{type}.}
2221
2222 \end{funcbox}
2223 }
2224
2225 Ottenuta allora con \code{offsetof(struct dirent, d\_name)} la dimensione
2226 della parte iniziale della struttura, basterà sommarci la dimensione massima
2227 dei nomi dei file nel filesystem che si sta usando, che si può ottenere
2228 attraverso la funzione \func{pathconf} (per la quale si rimanda a
2229 sez.~\ref{sec:sys_file_limits}) più un ulteriore carattere per la terminazione
2230 della stringa.
2231
2232 Per quanto riguarda il significato dei campi opzionali, il campo \var{d\_type}
2233 indica il tipo di file (se fifo, directory, collegamento simbolico, ecc.), e
2234 consente di evitare una successiva chiamata a \func{lstat} (vedi
2235 sez.~\ref{sec:file_stat}) per determinarlo. I suoi possibili valori sono
2236 riportati in tab.~\ref{tab:file_dtype_macro}. Si tenga presente che questo
2237 valore è disponibile solo per i filesystem che ne supportano la restituzione
2238 (fra questi i più noti sono \textsl{btrfs}, \textsl{ext2}, \textsl{ext3}, e
2239 \textsl{ext4}), per gli altri si otterrà sempre il valore
2240 \const{DT\_UNKNOWN}.\footnote{inoltre fino alla versione 2.1 della
2241   \acr{glibc}, pur essendo il campo \var{d\_type} presente, il suo uso non era
2242   implementato, e veniva restituito comunque il valore \const{DT\_UNKNOWN}.}
2243
2244 \begin{table}[htb]
2245   \centering
2246   \footnotesize
2247   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
2248     \hline
2249     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di file} \\
2250     \hline
2251     \hline
2252     \const{DT\_UNKNOWN} & Tipo sconosciuto.\\
2253     \const{DT\_REG}     & File normale.\\
2254     \const{DT\_DIR}     & Directory.\\
2255     \const{DT\_LNK}     & Collegamento simbolico.\\
2256     \const{DT\_FIFO}    & Fifo.\\
2257     \const{DT\_SOCK}    & Socket.\\
2258     \const{DT\_CHR}     & Dispositivo a caratteri.\\
2259     \const{DT\_BLK}     & Dispositivo a blocchi.\\
2260     \hline    
2261   \end{tabular}
2262   \caption{Costanti che indicano i vari tipi di file nel campo \var{d\_type}
2263     della struttura \struct{dirent}.}
2264   \label{tab:file_dtype_macro}
2265 \end{table}
2266
2267 Per la conversione da e verso l'analogo valore mantenuto dentro il campo
2268 \var{st\_mode} di \struct{stat} (vedi fig.~\ref{fig:file_stat_struct}) sono
2269 definite anche due macro di conversione, \macro{IFTODT} e \macro{DTTOIF}:
2270
2271 {\centering
2272 \vspace{3pt}
2273 \begin{funcbox}{
2274 \fhead{dirent.h}
2275 \fdecl{int \macro{IFTODT}(mode\_t MODE)}
2276 \fdesc{Converte il tipo di file dal formato di \var{st\_mode} a quello di
2277   \var{d\_type}.}
2278 \fdecl{mode\_t \macro{DTTOIF}(int DTYPE)}
2279 \fdesc{Converte il tipo di file dal formato di \var{d\_type} a quello di
2280   \var{st\_mode}.}  
2281
2282 \end{funcbox}
2283 }
2284
2285 Il campo \var{d\_off} contiene invece la posizione della voce successiva della
2286 directory, mentre il campo \var{d\_reclen} la lunghezza totale della voce
2287 letta. Con questi due campi diventa possibile, determinando la posizione delle
2288 varie voci, spostarsi all'interno dello \textit{stream} usando la funzione
2289 \funcd{seekdir},\footnote{sia questa funzione che \func{telldir}, sono
2290   estensioni prese da BSD, ed introdotte nello standard POSIX solo a partire
2291   dalla revisione POSIX.1-2001, per poterle utilizzare deve essere definita
2292   una delle macro \macro{\_XOPEN\_SOURCE}, \macro{\_BSD\_SOURCE} o
2293   \macro{\_SVID\_SOURCE}.} il cui prototipo è:
2294
2295 \begin{funcproto}{
2296 \fhead{dirent.h}
2297 \fdecl{void seekdir(DIR *dir, off\_t offset)}
2298 \fdesc{Cambia la posizione all'interno di un \textit{directory stream}.} 
2299 }
2300 {La funzione non ritorna niente e non imposta errori.}
2301 \end{funcproto}
2302
2303 La funzione non ritorna nulla e non segnala errori, è però necessario che il
2304 valore dell'argomento \param{offset} sia valido per lo
2305 \textit{stream} \param{dir}; esso pertanto deve essere stato ottenuto o dal
2306 valore di \var{d\_off} di \struct{dirent} o dal valore restituito dalla
2307 funzione \funcd{telldir}, che legge la posizione corrente; il cui prototipo
2308 è:\footnote{prima della \acr{glibc} 2.1.1 la funzione restituiva un valore di
2309   tipo \type{off\_t}, sostituito a partire dalla versione 2.1.2 da \ctyp{long}
2310   per conformità a POSIX.1-2001.}
2311
2312 \begin{funcproto}{
2313 \fhead{dirent.h}
2314 \fdecl{long telldir(DIR *dir)}
2315 \fdesc{Ritorna la posizione corrente in un \textit{directory stream}.} 
2316 }
2317 {La funzione ritorna la posizione corrente nello \textit{stream} (un numero
2318   positivo) in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual caso
2319   \var{errno} assume solo il valore di \errval{EBADF}, corrispondente ad un
2320   valore errato per \param{dir}.  }
2321 \end{funcproto}
2322
2323 La sola funzione di posizionamento per un \textit{directory stream} prevista
2324 originariamente dallo standard POSIX è \funcd{rewinddir}, che riporta la
2325 posizione a quella iniziale; il suo prototipo è:
2326
2327 \begin{funcproto}{
2328 \fhead{sys/types.h}
2329 \fhead{dirent.h}
2330 \fdecl{void rewinddir(DIR *dir)}
2331 \fdesc{Si posiziona all'inizio di un \textit{directory stream}.} 
2332 }
2333 {La funzione non ritorna niente e non imposta errori.}
2334 \end{funcproto}
2335
2336 Una volta completate le operazioni si può chiudere il \textit{directory
2337   stream}, ed il file descriptor ad esso associato, con la funzione
2338 \funcd{closedir}, il cui prototipo è:
2339
2340 \begin{funcproto}{
2341 \fhead{sys/types.h}
2342 \fhead{dirent.h}
2343 \fdecl{int closedir(DIR *dir)}
2344 \fdesc{Chiude un \textit{directory stream}.} 
2345 }
2346 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2347   caso \var{errno} assume solo il valore \errval{EBADF}.}
2348 \end{funcproto}
2349
2350 A parte queste funzioni di base in BSD 4.3 venne introdotta un'altra funzione
2351 che permette di eseguire una scansione completa, con tanto di ricerca ed
2352 ordinamento, del contenuto di una directory; la funzione è
2353 \funcd{scandir}\footnote{in Linux questa funzione è stata introdotta fin dalle
2354   \acr{libc4} e richiede siano definite le macro \macro{\_BSD\_SOURCE} o
2355   \macro{\_SVID\_SOURCE}.} ed il suo prototipo è:
2356
2357 \begin{funcproto}{
2358 \fhead{dirent.h}
2359 \fdecl{int scandir(const char *dir, struct dirent ***namelist, \\
2360 \phantom{int scandir(}int(*filter)(const struct dirent *), \\
2361 \phantom{int scandir(}int(*compar)(const struct dirent **, const struct dirent **))}
2362 \fdesc{Esegue una scansione di un \textit{directory stream}.} 
2363 }
2364 {La funzione ritorna il numero di voci trovate in caso di successo e $-1$ per
2365   un errore, nel qual caso \var{errno} può assumere solo il valore
2366   \errval{ENOMEM}.}
2367 \end{funcproto}
2368
2369 Al solito, per la presenza fra gli argomenti di due puntatori a funzione, il
2370 prototipo non è molto comprensibile; queste funzioni però sono quelle che
2371 controllano rispettivamente la selezione di una voce, passata con
2372 l'argomento \param{filter}, e l'ordinamento di tutte le voci selezionate,
2373 specificata dell'argomento \param{compar}.
2374
2375 La funzione legge tutte le voci della directory indicata dall'argomento
2376 \param{dir}, passando un puntatore a ciascuna di esse (una struttura
2377 \struct{dirent}) come argomento della funzione di selezione specificata da
2378 \param{filter}; se questa ritorna un valore diverso da zero il puntatore viene
2379 inserito in un vettore che viene allocato dinamicamente con \func{malloc}.
2380 Qualora si specifichi un valore \val{NULL} per l'argomento \param{filter} non
2381 viene fatta nessuna selezione e si ottengono tutte le voci presenti.
2382
2383 Le voci selezionate possono essere riordinate tramite \funcm{qsort}, le
2384 modalità del riordinamento possono essere personalizzate usando la funzione
2385 \param{compar} come criterio di ordinamento di \funcm{qsort}, la funzione
2386 prende come argomenti le due strutture \struct{dirent} da confrontare
2387 restituendo un valore positivo, nullo o negativo per indicarne l'ordinamento;
2388 alla fine l'indirizzo della lista ordinata dei puntatori alle strutture
2389 \struct{dirent} viene restituito nell'argomento
2390 \param{namelist}.\footnote{la funzione alloca automaticamente la lista, e
2391   restituisce, come \itindex{value~result~argument} \textit{value result
2392     argument}, l'indirizzo della stessa; questo significa che \param{namelist}
2393   deve essere dichiarato come \code{struct dirent **namelist} ed alla funzione
2394   si deve passare il suo indirizzo.}
2395
2396 \itindend{directory~stream}
2397
2398 Per l'ordinamento, vale a dire come valori possibili per l'argomento
2399 \param{compar}, sono disponibili due funzioni predefinite, \funcd{alphasort} e
2400 \funcd{versionsort}, i cui prototipi sono:
2401
2402 \begin{funcproto}{
2403 \fhead{dirent.h}
2404 \fdecl{int alphasort(const void *a, const void *b)}
2405 \fdecl{int versionsort(const void *a, const void *b)}
2406 \fdesc{Riordinano le voci di \textit{directory stream}.} 
2407 }
2408 {Le funzioni restituiscono un valore minore, uguale o maggiore di zero qualora
2409   il primo argomento sia rispettivamente minore, uguale o maggiore del secondo
2410   e non forniscono errori.}
2411 \end{funcproto}
2412
2413 La funzione \func{alphasort} deriva da BSD ed è presente in Linux fin dalle
2414 \acr{libc4}\footnote{la versione delle \acr{libc4} e \acr{libc5} usa però come
2415   argomenti dei puntatori a delle strutture \struct{dirent}; la glibc usa il
2416   prototipo originario di BSD, mostrato anche nella definizione, che prevede
2417   puntatori a \ctyp{void}.} e deve essere specificata come argomento
2418 \param{compar} per ottenere un ordinamento alfabetico secondo il valore del
2419 campo \var{d\_name} delle varie voci. La \acr{glibc} prevede come
2420 estensione\footnote{la \acr{glibc}, a partire dalla versione 2.1, effettua
2421   anche l'ordinamento alfabetico tenendo conto delle varie localizzazioni,
2422   usando \funcm{strcoll} al posto di \funcm{strcmp}.} anche
2423 \func{versionsort}, che ordina i nomi tenendo conto del numero di versione,
2424 cioè qualcosa per cui \texttt{file10} viene comunque dopo \texttt{file4}.
2425
2426 \begin{figure}[!htbp]
2427   \footnotesize \centering
2428   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2429     \includecodesample{listati/my_ls.c}
2430   \end{minipage}
2431   \caption{Esempio di codice per eseguire la lista dei file contenuti in una
2432     directory.} 
2433   \label{fig:file_my_ls}
2434 \end{figure}
2435
2436 Un semplice esempio dell'uso di queste funzioni è riportato in
2437 fig.~\ref{fig:file_my_ls}, dove si è riportata la sezione principale di un
2438 programma che, usando la funzione di scansione illustrata in
2439 fig.~\ref{fig:file_dirscan}, stampa i nomi dei file contenuti in una directory
2440 e la relativa dimensione, in sostanza una versione semplificata del comando
2441 \cmd{ls}.
2442
2443 Il programma è estremamente semplice; in fig.~\ref{fig:file_my_ls} si è omessa
2444 la parte di gestione delle opzioni, che prevede solo l'uso di una funzione per
2445 la stampa della sintassi, anch'essa omessa, ma il codice completo può essere
2446 trovato coi sorgenti allegati alla guida nel file \file{myls.c}.
2447
2448 In sostanza tutto quello che fa il programma, dopo aver controllato
2449 (\texttt{\small 12--15}) di avere almeno un argomento, che indicherà la
2450 directory da esaminare, è chiamare (\texttt{\small 16}) la funzione
2451 \myfunc{dir\_scan} per eseguire la scansione, usando la funzione \code{do\_ls}
2452 (\texttt{\small 22--29}) per fare tutto il lavoro.
2453
2454 Quest'ultima si limita (\texttt{\small 26}) a chiamare \func{stat} sul file
2455 indicato dalla directory entry passata come argomento (il cui nome è appunto
2456 \var{direntry->d\_name}), memorizzando in una opportuna struttura \var{data} i
2457 dati ad esso relativi, per poi provvedere (\texttt{\small 27}) a stampare il
2458 nome del file e la dimensione riportata in \var{data}.
2459
2460 Dato che la funzione verrà chiamata all'interno di \myfunc{dir\_scan} per ogni
2461 voce presente questo è sufficiente a stampare la lista completa dei file e
2462 delle relative dimensioni. Si noti infine come si restituisca sempre 0 come
2463 valore di ritorno per indicare una esecuzione senza errori.
2464
2465 \begin{figure}[!htbp]
2466   \footnotesize \centering
2467   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2468     \includecodesample{listati/dir_scan.c}
2469   \end{minipage}
2470   \caption{Codice della funzione di scansione di una directory contenuta nel
2471     file \file{dir\_scan.c}.} 
2472   \label{fig:file_dirscan}
2473 \end{figure}
2474
2475 Tutto il grosso del lavoro è svolto dalla funzione \myfunc{dir\_scan},
2476 riportata in fig.~\ref{fig:file_dirscan}. La funzione è volutamente generica e
2477 permette di eseguire una funzione, passata come secondo argomento, su tutte le
2478 voci di una directory.  La funzione inizia con l'aprire (\texttt{\small
2479   18--22}) uno \textit{stream} sulla directory passata come primo argomento,
2480 stampando un messaggio in caso di errore.
2481
2482 Il passo successivo (\texttt{\small 23--24}) è cambiare
2483 \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro (vedi
2484 sez.~\ref{sec:file_work_dir}), usando in sequenza le funzioni \func{dirfd} e
2485 \func{fchdir} (in realtà si sarebbe potuto usare direttamente \func{chdir} su
2486 \var{dirname}), in modo che durante il successivo ciclo (\texttt{\small
2487   26--30}) sulle singole voci dello \textit{stream} ci si trovi all'interno
2488 della directory.\footnote{questo è essenziale al funzionamento della funzione
2489   \code{do\_ls}, e ad ogni funzione che debba usare il campo \var{d\_name}, in
2490   quanto i nomi dei file memorizzati all'interno di una struttura
2491   \struct{dirent} sono sempre relativi alla directory in questione, e senza
2492   questo posizionamento non si sarebbe potuto usare \func{stat} per ottenere
2493   le dimensioni.}
2494
2495 Avendo usato lo stratagemma di fare eseguire tutte le manipolazioni necessarie
2496 alla funzione passata come secondo argomento, il ciclo di scansione della
2497 directory è molto semplice; si legge una voce alla volta (\texttt{\small 26})
2498 all'interno di una istruzione di \code{while} e fintanto che si riceve una
2499 voce valida, cioè un puntatore diverso da \val{NULL}, si esegue
2500 (\texttt{\small 27}) la funzione di elaborazione \var{compare} (che nel nostro
2501 caso sarà \code{do\_ls}), ritornando con un codice di errore (\texttt{\small
2502   28}) qualora questa presenti una anomalia, identificata da un codice di
2503 ritorno negativo. Una volta terminato il ciclo la funzione si conclude con la
2504 chiusura (\texttt{\small 32}) dello \textit{stream}\footnote{nel nostro caso,
2505   uscendo subito dopo la chiamata, questo non servirebbe, in generale però
2506   l'operazione è necessaria, dato che la funzione può essere invocata molte
2507   volte all'interno dello stesso processo, per cui non chiudere i
2508   \textit{directory stream} comporterebbe un consumo progressivo di risorse,
2509   con conseguente rischio di esaurimento delle stesse.} e la restituzione
2510 (\texttt{\small 32}) del codice di operazioni concluse con successo.
2511
2512
2513
2514 \subsection{La directory di lavoro}
2515 \label{sec:file_work_dir}
2516
2517 \index{directory~di~lavoro|(} 
2518
2519 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} a ciascun processo è associata una
2520 directory nel filesystem,\footnote{questa viene mantenuta all'interno dei dati
2521   della sua \kstruct{task\_struct} (vedi fig.~\ref{fig:proc_task_struct}), più
2522   precisamente nel campo \texttt{pwd} della sotto-struttura
2523   \kstruct{fs\_struct}.} che è chiamata \textsl{directory corrente} o
2524 \textsl{directory di lavoro} (in inglese \textit{current working directory}).
2525 La directory di lavoro è quella da cui si parte quando un
2526 \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname} è espresso in forma relativa,
2527 dove il ``\textsl{relativa}'' fa riferimento appunto a questa directory.
2528
2529 Quando un utente effettua il login, questa directory viene impostata alla
2530 \textit{home directory} del suo account. Il comando \cmd{cd} della shell
2531 consente di cambiarla a piacere, spostandosi da una directory ad un'altra, il
2532 comando \cmd{pwd} la stampa sul terminale.  Siccome la directory di lavoro
2533 resta la stessa quando viene creato un processo figlio (vedi
2534 sez.~\ref{sec:proc_fork}), la directory di lavoro della shell diventa anche la
2535 directory di lavoro di qualunque comando da essa lanciato.
2536
2537 Dato che è il kernel che tiene traccia per ciascun processo \itindex{inode}
2538 dell'\textit{inode} della directory di lavoro, per ottenerne il
2539 \textit{pathname} occorre usare una apposita funzione,
2540 \funcd{getcwd},\footnote{con Linux \func{getcwd} è una \textit{system call}
2541   dalla versione 2.1.9, in precedenza il valore doveva essere ottenuto tramite
2542   il filesystem \texttt{/proc} da \procfile{/proc/self/cwd}.} il cui prototipo
2543 è:
2544
2545 \begin{funcproto}{
2546 \fhead{unistd.h}
2547 \fdecl{char *getcwd(char *buffer, size\_t size)}
2548 \fdesc{Legge il \textit{pathname} della directory di lavoro corrente.} 
2549 }
2550 {La funzione ritorna il puntatore a \param{buffer} in caso di successo e
2551   \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2552   \begin{errlist}
2553   \item[\errcode{EACCES}] manca il permesso di lettura o di attraversamento  su
2554     uno dei componenti del \textit{pathname} (cioè su una delle directory
2555     superiori alla corrente).
2556   \item[\errcode{EINVAL}] l'argomento \param{size} è zero e \param{buffer} non
2557     è nullo.
2558   \item[\errcode{ENOENT}] la directory di lavoro è stata eliminata. 
2559   \item[\errcode{ERANGE}] l'argomento \param{size} è più piccolo della
2560     lunghezza del \textit{pathname}. 
2561   \end{errlist}
2562   ed inoltre \errcode{EFAULT} nel suo significato generico.}
2563 \end{funcproto}
2564
2565 La funzione restituisce il \textit{pathname} completo della directory di
2566 lavoro corrente nella stringa puntata da \param{buffer}, che deve essere
2567 precedentemente allocata, per una dimensione massima di \param{size}.  Il
2568 buffer deve essere sufficientemente largo da poter contenere il
2569 \textit{pathname} completo più lo zero di terminazione della stringa. Qualora
2570 esso ecceda le dimensioni specificate con \param{size} la funzione restituisce
2571 un errore.
2572
2573 Si può anche specificare un puntatore nullo come
2574 \param{buffer},\footnote{questa è un'estensione allo standard POSIX.1,
2575   supportata da Linux e dalla \acr{glibc}.} nel qual caso la stringa sarà
2576 allocata automaticamente per una dimensione pari a \param{size} qualora questa
2577 sia diversa da zero, o della lunghezza esatta del \textit{pathname}
2578 altrimenti. In questo caso ci si deve ricordare di disallocare la stringa con
2579 \func{free} una volta cessato il suo utilizzo.
2580
2581 Un uso comune di \func{getcwd} è quello di salvarsi la directory di lavoro
2582 all'avvio del programma per poi potervi tornare in un tempo successivo, un
2583 metodo alternativo più veloce, se non si è a corto di file descriptor, è
2584 invece quello di aprire all'inizio la directory corrente (vale a dire
2585 ``\texttt{.}'') e tornarvi in seguito con \func{fchdir}.
2586
2587 Di questa funzione esiste una versione alternativa per compatibilità
2588 all'indietro con BSD, \funcm{getwd}, che non prevede l'argomento \param{size}
2589 e quindi non consente di specificare la dimensione di \param{buffer} che
2590 dovrebbe essere allocato in precedenza ed avere una dimensione sufficiente
2591 (per BSD maggiore \const{PATH\_MAX}, che di solito 256 byte, vedi
2592 sez.~\ref{sec:sys_limits}). Il problema è che su Linux non esiste una
2593 dimensione superiore per la lunghezza di un \textit{pathname}, per cui non è
2594 detto che il buffer sia sufficiente a contenere il nome del file, e questa è
2595 la ragione principale per cui questa funzione è deprecata, e non la tratteremo.
2596
2597 Una seconda funzione usata per ottenere la directory di lavoro è
2598 \funcm{get\_current\_dir\_name},\footnote{la funzione è una estensione GNU e
2599   presente solo nella \acr{glibc}.} che non prende nessun argomento ed è
2600 sostanzialmente equivalente ad una \code{getcwd(NULL, 0)}, con la differenza
2601 che se disponibile essa ritorna il valore della variabile di ambiente
2602 \envvar{PWD}, che essendo costruita dalla shell può contenere un
2603 \textit{pathname} comprendente anche dei collegamenti simbolici. Usando
2604 \func{getcwd} infatti, essendo il \textit{pathname} ricavato risalendo
2605 all'indietro l'albero della directory, si perderebbe traccia di ogni passaggio
2606 attraverso eventuali collegamenti simbolici.
2607
2608 Per cambiare la directory di lavoro si può usare la funzione di sistema
2609 \funcd{chdir}, equivalente del comando di shell \cmd{cd}, il cui nome sta
2610 appunto per \textit{change directory}, il suo prototipo è:
2611
2612 \begin{funcproto}{
2613 \fhead{unistd.h}
2614 \fdecl{int chdir(const char *pathname)}
2615 \fdesc{Cambia la directory di lavoro per \textit{pathname}.} 
2616 }
2617 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2618   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2619   \begin{errlist}
2620   \item[\errcode{EACCES}] manca il permesso di ricerca su uno dei componenti
2621     di \param{pathname}.
2622   \item[\errcode{ENOTDIR}] non si è specificata una directory.
2623   \end{errlist}
2624   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ELOOP}, \errval{EIO},
2625   \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT} e \errval{ENOMEM} nel loro
2626   significato generico.}
2627 \end{funcproto}
2628
2629 La funzione cambia la directory di lavoro in \param{pathname} ed
2630 ovviamente \param{pathname} deve indicare una directory per la quale si hanno
2631 i permessi di accesso.
2632
2633 Dato che ci si può riferire ad una directory anche tramite un file descriptor,
2634 per cambiare directory di lavoro è disponibile anche la funzione di sistema
2635 \funcd{fchdir}, il cui prototipo è:
2636
2637 \begin{funcproto}{
2638 \fhead{unistd.h}
2639 \fdecl{int fchdir(int fd)}
2640 \fdesc{Cambia la directory di lavoro per file descriptor.} 
2641 }
2642 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2643   caso \var{errno} assumerà i valori \errval{EBADF} o \errval{EACCES} nel loro
2644   significato generico.}
2645 \end{funcproto}
2646
2647 La funzione è identica a \func{chdir}, ma prende come argomento un file
2648 descriptor \param{fd} invece di un \textit{pathname}. Anche in questo
2649 caso \param{fd} deve essere un file descriptor valido che fa riferimento ad
2650 una directory. Inoltre l'unico errore di accesso possibile (tutti gli altri
2651 sarebbero occorsi all'apertura di \param{fd}), è quello in cui il processo non
2652 ha il permesso di attraversamento alla directory specificata da \param{fd}.
2653
2654 \index{directory~di~lavoro|)} 
2655
2656
2657 \subsection{La creazione dei \textsl{file speciali}}
2658 \label{sec:file_mknod}
2659
2660 \index{file!di~dispositivo|(} 
2661 \index{file!speciali|(} 
2662
2663 Finora abbiamo parlato esclusivamente di file, directory e collegamenti
2664 simbolici, ma in sez.~\ref{sec:file_file_types} abbiamo visto che il sistema
2665 prevede anche degli altri tipi di file, che in genere vanno sotto il nome
2666 generico di \textsl{file speciali}, come i file di dispositivo, le fifo ed i
2667 socket.
2668
2669 La manipolazione delle caratteristiche di questi file speciali, il cambiamento
2670 di nome o la loro cancellazione può essere effettuata con le stesse funzioni
2671 che operano sugli altri file, ma quando li si devono creare sono necessarie,
2672 come per le directory, delle funzioni apposite. La prima di queste è la
2673 funzione di sistema \funcd{mknod}, il cui prototipo è:
2674
2675 \begin{funcproto}{
2676 \fhead{sys/types.h}
2677 \fhead{sys/stat.h}
2678 \fhead{fcntl.h}
2679 \fhead{unistd.h}
2680 \fdecl{int mknod(const char *pathname, mode\_t mode, dev\_t dev)}
2681 \fdesc{Crea un file speciale sul filesystem.} 
2682 }
2683 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2684   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2685   \begin{errlist}
2686   \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste già o è un collegamento
2687     simbolico. 
2688   \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{mode} non indica un file, una
2689     fifo, un socket o un dispositivo.
2690   \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi sufficienti a creare
2691     \itindex{inode} l'\texttt{inode}, o il filesystem su cui si è cercato di
2692     creare \param{pathname} non supporta l'operazione.
2693   \end{errlist}
2694   ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EFAULT}, \errval{ELOOP},
2695   \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
2696   \errval{ENOTDIR} e \errval{EROFS} nel loro significato generico.}
2697 \end{funcproto}
2698
2699 La funzione permette di creare un \itindex{inode} \textit{inode} di tipo
2700 generico sul filesystem, e viene in genere utilizzata per creare i file di
2701 dispositivo, ma si può usare anche per creare qualunque tipo di file speciale
2702 ed anche file regolari. L'argomento \param{mode} specifica sia il tipo di file
2703 che si vuole creare che i relativi permessi, secondo i valori riportati in
2704 tab.~\ref{tab:file_mode_flags}, che vanno combinati con un OR aritmetico. I
2705 permessi sono comunque modificati nella maniera usuale dal valore di
2706 \itindex{umask} \textit{umask} (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
2707
2708 Per il tipo di file può essere specificato solo uno fra i seguenti valori:
2709 \const{S\_IFREG} per un file regolare (che sarà creato vuoto),
2710 \const{S\_IFBLK} per un dispositivo a blocchi, \const{S\_IFCHR} per un
2711 dispositivo a caratteri, \const{S\_IFSOCK} per un socket e \const{S\_IFIFO}
2712 per una fifo;\footnote{con Linux la funzione non può essere usata per creare
2713   directory o collegamenti simbolici, si dovranno usare le funzioni
2714   \func{mkdir} e \func{symlink} a questo dedicate.} un valore diverso
2715 comporterà l'errore \errcode{EINVAL}. Inoltre \param{pathname} non deve
2716 esistere, neanche come collegamento simbolico.
2717
2718 Qualora si sia specificato in \param{mode} un file di dispositivo (vale a dire
2719 o \const{S\_IFBLK} o \const{S\_IFCHR}), il valore di \param{dev} dovrà essere
2720 usato per indicare a quale dispositivo si fa riferimento, altrimenti il suo
2721 valore verrà ignorato.  Solo l'amministratore può creare un file di
2722 dispositivo usando questa funzione (il processo deve avere la
2723 \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_MKNOD}), ma in
2724 Linux\footnote{questo è un comportamento specifico di Linux, la funzione non è
2725   prevista dallo standard POSIX.1 originale, mentre è presente in SVr4 e
2726   4.4BSD, ma esistono differenze nei comportamenti e nei codici di errore,
2727   tanto che questa è stata introdotta in POSIX.1-2001 con una nota che la
2728   definisce portabile solo quando viene usata per creare delle fifo, ma
2729   comunque deprecata essendo utilizzabile a tale scopo la specifica
2730   \func{mkfifo}.} l'uso per la creazione di un file ordinario, di una fifo o
2731 di un socket è consentito anche agli utenti normali.
2732
2733 I nuovi \itindex{inode} \textit{inode} creati con \func{mknod} apparterranno
2734 al proprietario e al gruppo del processo (usando \ids{UID} e \ids{GID} del
2735 gruppo effettivo) che li ha creati a meno non sia presente il bit \acr{sgid}
2736 per la directory o sia stata attivata la semantica BSD per il filesystem (si
2737 veda sez.~\ref{sec:file_ownership_management}) in cui si va a creare
2738 \itindex{inode} l'\textit{inode}, nel qual caso per il gruppo verrà usato il
2739 \ids{GID} del proprietario della directory.
2740
2741 Nella creazione di un file di dispositivo occorre poi specificare
2742 correttamente il valore di \param{dev}; questo infatti è di tipo
2743 \type{dev\_t}, che è un tipo primitivo (vedi
2744 tab.~\ref{tab:intro_primitive_types}) riservato per indicare un
2745 \textsl{numero} di dispositivo. Il kernel infatti identifica ciascun
2746 dispositivo con un valore numerico, originariamente questo era un intero a 16
2747 bit diviso in due parti di 8 bit chiamate rispettivamente
2748 \itindex{major~number} \textit{major number} e \itindex{minor~number}
2749 \textit{minor number}, che sono poi i due numeri mostrati dal comando
2750 \texttt{ls -l} al posto della dimensione quando lo si esegue su un file di
2751 dispositivo.
2752
2753 Il \itindex{major~number} \textit{major number} identifica una classe di
2754 dispositivi (ad esempio la seriale, o i dischi IDE) e serve in sostanza per
2755 indicare al kernel quale è il modulo che gestisce quella classe di
2756 dispositivi. Per identificare uno specifico dispositivo di quella classe (ad
2757 esempio una singola porta seriale, o uno dei dischi presenti) si usa invece il
2758 \itindex{minor~number} \textit{minor number}. L'elenco aggiornato di questi
2759 numeri con le relative corrispondenze ai vari dispositivi può essere trovato
2760 nel file \texttt{Documentation/devices.txt} allegato alla documentazione dei
2761 sorgenti del kernel.
2762
2763 Data la crescita nel numero di dispositivi supportati, ben presto il limite
2764 massimo di 256 si è rivelato troppo basso, e nel passaggio dai kernel della
2765 serie 2.4 alla serie 2.6 è stata aumentata a 32 bit la dimensione del tipo
2766 \type{dev\_t}, con delle dimensioni passate a 12 bit per il
2767 \itindex{major~number} \textit{major number} e 20 bit per il
2768 \itindex{minor~number} \textit{minor number}. La transizione però ha
2769 comportato il fatto che \type{dev\_t} è diventato un \index{tipo!opaco} tipo
2770 opaco, e la necessità di specificare il numero tramite delle opportune macro,
2771 così da non avere problemi di compatibilità con eventuali ulteriori
2772 estensioni.
2773
2774 Le macro sono definite nel file \headfile{sys/sysmacros.h},\footnote{se si usa
2775   la \acr{glibc} dalla versione 2.3.3 queste macro sono degli alias alle
2776   versioni specifiche di questa libreria, \macro{gnu\_dev\_major},
2777   \macro{gnu\_dev\_minor} e \macro{gnu\_dev\_makedev} che si possono usare
2778   direttamente, al costo di una minore portabilità.} che viene
2779 automaticamente incluso quando si include \headfile{sys/types.h}. Si possono
2780 pertanto ottenere i valori del \itindex{major~number} \textit{major number} e
2781 \itindex{minor~number} \textit{minor number} di un dispositivo rispettivamente
2782 con le macro \macro{major} e \macro{minor}:
2783
2784 {\centering
2785 \vspace{3pt}
2786 \begin{funcbox}{
2787 \fhead{sys/types.h}
2788 \fdecl{int \macro{major}(dev\_t dev)}
2789 \fdesc{Restituisce il \itindex{major~number} \textit{major number} del
2790   dispositivo \param{dev}.}
2791 \fdecl{int \macro{minor}(dev\_t dev)}
2792 \fdesc{Restituisce il \itindex{minor~number} \textit{minor number} del
2793   dispositivo \param{dev}.}  
2794
2795 \end{funcbox}
2796 }
2797
2798 \noindent mentre una volta che siano noti \itindex{major~number} \textit{major
2799   number} e \itindex{minor~number} \textit{minor number} si potrà costruire il
2800 relativo identificativo con la macro \macro{makedev}:
2801
2802 {\centering
2803 \vspace{3pt}
2804 \begin{funcbox}{
2805 \fhead{sys/types.h}
2806 \fdecl{dev\_t \macro{makedev}(int major, int minor)}
2807 \fdesc{Dati \itindex{major~number} \textit{major number} e
2808   \itindex{minor~number} \textit{minor number} restituisce l'identificativo di
2809   un dispositivo.} 
2810
2811 \end{funcbox}
2812 }
2813
2814 \index{file!di~dispositivo|)}
2815
2816 Dato che la funzione di sistema \func{mknod} presenta diverse varianti nei
2817 vari sistemi unix-like, lo standard POSIX.1-2001 la dichiara portabile solo in
2818 caso di creazione delle fifo, ma anche in questo caso alcune combinazioni
2819 degli argomenti restano non specificate, per cui nello stesso standard è stata
2820 introdotta una funzione specifica per creare una fifo deprecando l'uso di
2821 \func{mknod} a tale riguardo.  La funzione è \funcd{mkfifo} ed il suo
2822 prototipo è:
2823
2824 \begin{funcproto}{
2825 \fhead{sys/types.h}
2826 \fhead{sys/stat.h}
2827 \fdecl{int mkfifo(const char *pathname, mode\_t mode)}
2828 \fdesc{Crea una fifo.} 
2829 }
2830 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2831   caso \var{errno} assumerà \errval{EACCES}, \errval{EEXIST},
2832   \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOSPC}, \errval{ENOTDIR} e
2833   \errval{EROFS} nel loro significato generico.}
2834 \end{funcproto}
2835
2836 La funzione crea la fifo \param{pathname} con i permessi \param{mode}. Come
2837 per \func{mknod} il file \param{pathname} non deve esistere (neanche come
2838 collegamento simbolico); al solito i permessi specificati da \param{mode}
2839 vengono modificati dal valore di \itindex{umask} \textit{umask}.
2840
2841 \index{file!speciali|)} 
2842
2843
2844 \subsection{I file temporanei}
2845 \label{sec:file_temp_file}
2846
2847 In molte occasioni è utile poter creare dei file temporanei; benché la cosa
2848 sembri semplice, in realtà il problema è più sottile di quanto non appaia a
2849 prima vista. Infatti anche se sembrerebbe banale generare un nome a caso e
2850 creare il file dopo aver controllato che questo non esista, nel momento fra il
2851 controllo e la creazione si ha giusto lo spazio per una possibile
2852 \itindex{race~condition} \textit{race condition} (si ricordi quanto visto in
2853 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}).
2854
2855 Molti problemi di sicurezza derivano proprio da una creazione non accorta di
2856 file temporanei che lascia aperta questa \itindex{race~condition} \textit{race
2857   condition}. Un attaccante allora potrà sfruttarla con quello che viene
2858 chiamato \itindex{symlink~attack} ``\textit{symlink attack}'' dove
2859 nell'intervallo fra la generazione di un nome e l'accesso allo stesso, viene
2860 creato un collegamento simbolico con quel nome verso un file diverso,
2861 ottenendo, se il programma sotto attacco ne ha la capacità, un accesso
2862 privilegiato.
2863
2864 La \acr{glibc} provvede varie funzioni per generare nomi di file temporanei,
2865 di cui si abbia certezza di unicità al momento della generazione; storicamente
2866 la prima di queste funzioni create a questo scopo era
2867 \funcd{tmpnam},\footnote{la funzione è stata deprecata nella revisione
2868   POSIX.1-2008 dello standard POSIX.} il cui prototipo è:
2869
2870 \begin{funcproto}{
2871 \fhead{stdio.h}
2872 \fdecl{char *tmpnam(char *string)}
2873 \fdesc{Genera un nome univoco per un file temporaneo.} 
2874 }
2875 {La funzione ritorna il puntatore alla stringa con il nome in caso di successo
2876   e \val{NULL} in caso di fallimento, non sono definiti errori.}
2877 \end{funcproto}
2878
2879 La funzione restituisce il puntatore ad una stringa contente un nome di file
2880 valido e non esistente al momento dell'invocazione. Se si è passato come
2881 argomento \param{string} un puntatore non nullo ad un buffer di caratteri
2882 questo deve essere di dimensione \const{L\_tmpnam} ed il nome generato vi
2883 verrà copiato automaticamente, altrimenti il nome sarà generato in un buffer
2884 statico interno che verrà sovrascritto ad una chiamata successiva.  Successive
2885 invocazioni della funzione continueranno a restituire nomi unici fino ad un
2886 massimo di \const{TMP\_MAX} volte, limite oltre il quale il comportamento è
2887 indefinito. Al nome viene automaticamente aggiunto come prefisso la directory
2888 specificata dalla costante \const{P\_tmpdir}.\footnote{le costanti
2889   \const{L\_tmpnam}, \const{P\_tmpdir} e \const{TMP\_MAX} sono definite in
2890   \headfile{stdio.h}.}
2891
2892 Di questa funzione esiste una versione \index{funzioni!rientranti} rientrante,
2893 \funcm{tmpnam\_r}, che non fa nulla quando si passa \val{NULL} come argomento.
2894 Una funzione simile, \funcd{tempnam}, permette di specificare un prefisso per
2895 il file esplicitamente, il suo prototipo è:
2896
2897 \begin{funcproto}{
2898 \fhead{stdio.h}
2899 \fdecl{char *tempnam(const char *dir, const char *pfx)}
2900 \fdesc{Genera un nome univoco per un file temporaneo.} 
2901 }
2902 {La funzione ritorna il puntatore alla stringa con il nome in caso di successo
2903   e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} potrà assumere solo il
2904   valore \errval{ENOMEM} qualora fallisca l'allocazione della stringa.}
2905 \end{funcproto}
2906
2907 La funzione alloca con \code{malloc} la stringa in cui restituisce il nome,
2908 per cui è sempre \index{funzioni!rientranti} rientrante, occorre però
2909 ricordarsi di disallocare con \code{free} il puntatore che restituisce.
2910 L'argomento \param{pfx} specifica un prefisso di massimo 5 caratteri per il
2911 nome provvisorio. La funzione assegna come directory per il file temporaneo,
2912 verificando che esista e sia accessibile, la prima valida fra le seguenti:
2913 \begin{itemize*}
2914 \item la variabile di ambiente \envvar{TMPDIR} (non ha effetto se non è
2915   definita o se il programma chiamante è \itindex{suid~bit} \acr{suid} o
2916   \itindex{sgid~bit} \acr{sgid}, vedi sez.~\ref{sec:file_special_perm}),
2917 \item il valore dell'argomento \param{dir} (se diverso da \val{NULL}),
2918 \item il valore della costante \const{P\_tmpdir},
2919 \item la directory \file{/tmp}.
2920 \end{itemize*}
2921
2922 In ogni caso, anche se con queste funzioni la generazione del nome è casuale,
2923 ed è molto difficile ottenere un nome duplicato, nulla assicura che un altro
2924 processo non possa avere creato, fra l'ottenimento del nome e l'apertura del
2925 file, un altro file o un collegamento simbolico con lo stesso nome. Per questo
2926 motivo quando si usa il nome ottenuto da una di queste funzioni occorre sempre
2927 assicurarsi che non si stia usando un collegamento simbolico e aprire il nuovo
2928 file in modalità di esclusione (cioè con l'opzione \const{O\_EXCL} per i file
2929 descriptor o con il flag ``\texttt{x}'' per gli \textit{stream}) che fa
2930 fallire l'apertura in caso il file sia già esistente. Essendo disponibili
2931 alternative migliori l'uso di queste funzioni è deprecato.
2932
2933 Per evitare di dovere effettuare a mano tutti questi controlli, lo standard
2934 POSIX definisce la funzione \funcd{tmpfile}, che permette di ottenere in
2935 maniera sicura l'accesso ad un file temporaneo, il suo prototipo è:
2936
2937 \begin{funcproto}{
2938 \fhead{stdio.h}
2939 \fdecl{FILE *tmpfile(void)}
2940 \fdesc{Apre un file temporaneo in lettura/scrittura.} 
2941 }
2942 {La funzione ritorna il puntatore allo \textit{stream} associato al file
2943   temporaneo in caso di successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso
2944   \var{errno} assumerà uno dei valori:
2945   \begin{errlist}
2946     \item[\errcode{EEXIST}] non è stato possibile generare un nome univoco.
2947     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
2948   \end{errlist}
2949   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE}, \errval{ENFILE},
2950   \errval{ENOSPC}, \errval{EROFS} e \errval{EACCES} nel loro significato
2951   generico.}
2952 \end{funcproto}
2953
2954
2955 La funzione restituisce direttamente uno \textit{stream} già aperto (in
2956 modalità \code{w+b}, si veda sez.~\ref{sec:file_fopen}) e pronto per l'uso,
2957 che viene automaticamente cancellato alla sua chiusura o all'uscita dal
2958 programma. Lo standard non specifica in quale directory verrà aperto il file,
2959 ma la \acr{glibc} prima tenta con \const{P\_tmpdir} e poi con
2960 \file{/tmp}. Questa funzione è \index{funzioni!rientranti} rientrante e non
2961 soffre di problemi di \itindex{race~condition} \textit{race condition}.
2962
2963 Alcune versioni meno recenti di Unix non supportano queste funzioni; in questo
2964 caso si possono usare le vecchie funzioni \funcd{mktemp} e \func{mkstemp} che
2965 modificano una stringa di input che serve da modello e che deve essere
2966 conclusa da 6 caratteri ``\texttt{X}'' che verranno sostituiti da un codice
2967 unico. La prima delle due è analoga a \func{tmpnam} e genera soltanto un nome
2968 casuale, il suo prototipo è:
2969
2970 \begin{funcproto}{
2971 \fhead{stlib.h}
2972 \fdecl{char *mktemp(char *template)}
2973 \fdesc{Genera un nome univoco per un file temporaneo.} 
2974 }
2975 {La funzione ritorna  il puntatore a \param{template} in caso di successo e
2976   \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2977   \begin{errlist}
2978     \item[\errcode{EINVAL}] \param{template} non termina con \code{XXXXXX}.
2979   \end{errlist}}
2980 \end{funcproto}
2981
2982 La funzione genera un nome univoco sostituendo le \code{XXXXXX} finali di
2983 \param{template}; dato che \param{template} deve poter essere modificata dalla
2984 funzione non si può usare una stringa costante.  Tutte le avvertenze riguardo
2985 alle possibili \itindex{race~condition} \textit{race condition} date per
2986 \func{tmpnam} continuano a valere; inoltre in alcune vecchie implementazioni
2987 il valore usato per sostituire le \code{XXXXXX} viene formato con il \ids{PID}
2988 del processo più una lettera, il che mette a disposizione solo 26 possibilità
2989 diverse per il nome del file, e rende il nome temporaneo facile da indovinare.
2990 Per tutti questi motivi la funzione è deprecata e non dovrebbe mai essere
2991 usata.
2992
2993 La seconda funzione, \funcd{mkstemp} è sostanzialmente equivalente a
2994 \func{tmpfile}, ma restituisce un file descriptor invece di un nome; il suo
2995 prototipo è:
2996
2997 \begin{funcproto}{
2998 \fhead{stlib.h}
2999 \fdecl{int mkstemp(char *template)}
3000 \fdesc{Apre un file temporaneo.} 
3001 }
3002
3003 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
3004   errore, nel qual 
3005   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3006   \begin{errlist}
3007     \item[\errcode{EINVAL}] \param{template} non termina con \code{XXXXXX}.
3008     \item[\errcode{EEXIST}] non è riuscita a creare un file temporaneo, il
3009       contenuto di \param{template} è indefinito.
3010   \end{errlist}}
3011 \end{funcproto}
3012
3013
3014 Come per \func{mktemp} anche in questo caso \param{template} non può essere
3015 una stringa costante. La funzione apre un file in lettura/scrittura con la
3016 funzione \func{open}, usando l'opzione \const{O\_EXCL} (si veda
3017 sez.~\ref{sec:file_open_close}), in questo modo al ritorno della funzione si
3018 ha la certezza di essere stati i creatori del file, i cui permessi (si veda
3019 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}) sono impostati al valore \code{0600}
3020 (lettura e scrittura solo per il proprietario).\footnote{questo è vero a
3021   partire dalla \acr{glibc} 2.0.7, le versioni precedenti della \acr{glibc} e
3022   le vecchie \acr{libc5} e \acr{libc4} usavano il valore \code{0666} che
3023   permetteva a chiunque di leggere e scrivere i contenuti del file.}  Di
3024 questa funzione esiste una variante \funcd{mkostemp}, introdotta
3025 specificamente dalla \acr{glibc},\footnote{la funzione è stata introdotta
3026   nella versione 2.7 delle librerie e richiede che sia definita la macro
3027   \macro{\_GNU\_SOURCE}.} il cui prototipo è:
3028
3029 \begin{funcproto}{
3030 \fhead{stlib.h}
3031 \fdecl{int mkostemp(char *template, int flags)}
3032 \fdesc{Apre un file temporaneo.} 
3033 }
3034 {La funzione ritorna un file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
3035   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà  gli stessi valori di
3036   \func{mkstemp}.} 
3037 \end{funcproto}
3038 \noindent la cui sola differenza è la presenza dell'ulteriore argomento
3039 \var{flags} che consente di specificare i flag da passare ad \func{open}
3040 nell'apertura del file.
3041
3042
3043 In OpenBSD è stata introdotta un'altra funzione simile alle precedenti,
3044 \funcd{mkdtemp}, che crea invece una directory temporanea;\footnote{la
3045   funzione è stata introdotta nella \acr{glibc} a partire dalla versione
3046   2.1.91 ed inserita nello standard POSIX.1-2008.}  il suo prototipo è:
3047
3048 \begin{funcproto}{
3049 \fhead{stlib.h}
3050 \fdecl{char *mkdtemp(char *template)}
3051 \fdesc{Crea una directory temporanea.} 
3052 }
3053 {La funzione ritorna il puntatore al nome della directory in caso di successo
3054   e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
3055   valori:
3056   \begin{errlist}
3057     \item[\errcode{EINVAL}] \param{template} non termina con \code{XXXXXX}.
3058   \end{errlist}
3059   più gli altri eventuali codici di errore di \func{mkdir}.}
3060 \end{funcproto}
3061
3062 La funzione crea una directory temporanea il cui nome è ottenuto sostituendo
3063 le \code{XXXXXX} finali di \param{template} con permessi \code{0700} (si veda
3064 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} per i dettagli). Dato che la creazione della
3065 directory è sempre esclusiva i precedenti problemi di \itindex{race~condition}
3066 \textit{race condition} non si pongono.
3067
3068
3069
3070
3071
3072 \section{La manipolazione delle caratteristiche dei file}
3073 \label{sec:file_infos}
3074
3075 Come spiegato in sez.~\ref{sec:file_filesystem} tutte le informazioni generali
3076 relative alle caratteristiche di ciascun file, a partire dalle informazioni
3077 relative al controllo di accesso, sono mantenute \itindex{inode}
3078 nell'\textit{inode}. Vedremo in questa sezione come sia possibile leggere
3079 tutte queste informazioni usando la funzione \func{stat}, che permette
3080 l'accesso a tutti i dati memorizzati \itindex{inode} nell'\textit{inode};
3081 esamineremo poi le varie funzioni usate per manipolare tutte queste
3082 informazioni, eccetto quelle che riguardano la gestione del controllo di
3083 accesso, trattate in in sez.~\ref{sec:file_access_control}.
3084
3085
3086 \subsection{La lettura delle caratteristiche dei file}
3087 \label{sec:file_stat}
3088
3089 La lettura delle informazioni relative ai file è fatta attraverso la famiglia
3090 delle funzioni \func{stat} che sono quelle che usa il comando \cmd{ls} per
3091 poter ottenere e mostrare tutti i dati relativi ad un file; ne fanno parte le
3092 funzioni di sistema \funcd{stat}, \funcd{fstat} e \funcd{lstat}, i cui
3093 prototipi sono:
3094
3095 \begin{funcproto}{
3096 \fhead{sys/types.h}
3097 \fhead{sys/stat.h}
3098 \fhead{unistd.h}
3099 \fdecl{int stat(const char *file\_name, struct stat *buf)}
3100 \fdecl{int lstat(const char *file\_name, struct stat *buf)}
3101 \fdecl{int fstat(int filedes, struct stat *buf)}
3102 \fdesc{Leggono le informazioni di un file.} 
3103 }
3104 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3105   caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3106   \begin{errlist}
3107     \item[\errcode{EOVERFLOW}] il file ha una dimensione che non può essere
3108       rappresentata nel tipo \type{off\_t} (può avvenire solo in caso di
3109       programmi compilati su piattaforme a 32 bit senza le estensioni
3110       (\texttt{-D \_FILE\_OFFSET\_BITS=64}) per file a 64 bit).
3111   \end{errlist}
3112   ed inoltre \errval{EFAULT} ed \errval{ENOMEM}, per \func{stat} e
3113   \func{lstat} anche \errval{EACCES}, \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG},
3114   \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR}, per \func{fstat} anche \errval{EBADF}, 
3115   nel loro significato generico.}
3116 \end{funcproto}
3117
3118 La funzione \func{stat} legge le informazioni del file indicato
3119 da \param{file\_name} e le inserisce nel buffer puntato
3120 dall'argomento \param{buf}; la funzione \func{lstat} è identica a \func{stat}
3121 eccetto che se \param{file\_name} è un collegamento simbolico vengono lette le
3122 informazioni relative ad esso e non al file a cui fa riferimento. Infine
3123 \func{fstat} esegue la stessa operazione su un file già aperto, specificato
3124 tramite il suo file descriptor \param{filedes}.
3125
3126 La struttura \struct{stat} usata da queste funzioni è definita nell'header
3127 \headfile{sys/stat.h} e in generale dipende dall'implementazione; la versione
3128 usata da Linux è mostrata in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}, così come
3129 riportata dalla pagina di manuale di \func{stat}. In realtà la definizione
3130 effettivamente usata nel kernel dipende dall'architettura e ha altri campi
3131 riservati per estensioni come tempi dei file più precisi (vedi
3132 sez.~\ref{sec:file_file_times}).
3133
3134 \begin{figure}[!htb]
3135   \footnotesize
3136   \centering
3137   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3138     \includestruct{listati/stat.h}
3139   \end{minipage} 
3140   \normalsize 
3141   \caption{La struttura \structd{stat} per la lettura delle informazioni dei 
3142     file.}
3143   \label{fig:file_stat_struct}
3144 \end{figure}
3145
3146 Si noti come i vari membri della struttura siano specificati come tipi
3147 primitivi del sistema, di quelli definiti in
3148 tab.~\ref{tab:intro_primitive_types}, e dichiarati in \headfile{sys/types.h},
3149 con l'eccezione di \type{blksize\_t} e \type{blkcnt\_t} che sono nuovi tipi
3150 introdotti per rendersi indipendenti dalla piattaforma. 
3151
3152 Benché la descrizione dei commenti di fig.~\ref{fig:file_stat_struct} sia
3153 abbastanza chiara, vale la pena illustrare maggiormente il significato dei
3154 campi di \struct{stat} su cui non torneremo in maggior dettaglio nel resto di
3155 questa sezione:
3156 \begin{itemize*}
3157
3158 \item Il campo \var{st\_nlink} contiene il numero di \textit{hard link} che
3159   fanno riferimento al file (il cosiddetto \textit{link count}) di cui abbiamo
3160   già parlato in numerose occasioni.
3161
3162 \item Il campo \var{st\_ino} contiene il numero di \itindex{inode}
3163   \textit{inode} del file, quello viene usato all'interno del filesystem per
3164   identificarlo e che può essere usato da un programma per determinare se due
3165   \textit{pathname} fanno riferimento allo stesso file.
3166
3167 \item Il campo \var{st\_dev} contiene il numero del dispositivo su cui risiede
3168   il file (o meglio il suo filesystem). Si tratta dello stesso numero che si
3169   usa con \func{mknod} e che può essere decomposto in \itindex{major~number}
3170   \textit{major number} e \itindex{minor~number} \textit{minor number} con le
3171   macro \macro{major} e \macro{minor} viste in sez.~\ref{sec:file_mknod}.
3172
3173 \item Il campo \var{st\_rdev} contiene il numero di dispositivo associato al
3174   file stesso ed ovviamente ha un valore significativo soltanto quando il file
3175   è un dispositivo a caratteri o a blocchi.
3176
3177 \item Il campo \var{st\_blksize} contiene la dimensione dei blocchi di dati
3178   usati nell'I/O su disco, che è anche la dimensione usata per la
3179   bufferizzazione dei dati dalle librerie del C per l'interfaccia degli
3180   \textit{stream}.  Leggere o scrivere blocchi di dati in dimensioni inferiori
3181   a questo valore è inefficiente in quanto le operazioni su disco usano
3182   comunque trasferimenti di questa dimensione.
3183
3184 \end{itemize*}
3185
3186
3187
3188 \subsection{I tipi di file}
3189 \label{sec:file_types}
3190
3191 Abbiamo sottolineato fin dall'introduzione che Linux, come ogni sistema
3192 unix-like, supporta oltre ai file ordinari e alle directory una serie di altri
3193 ``\textsl{tipi}'' di file che possono stare su un filesystem (elencati in
3194 tab.~\ref{tab:file_file_types}).  Il tipo di file viene ritornato dalle
3195 funzioni della famiglia \func{stat} all'interno del campo \var{st\_mode} di
3196 una struttura \struct{stat}. 
3197
3198 Il campo \var{st\_mode} è una maschera binaria in cui l'informazione viene
3199 suddivisa nei vari bit che compongono, ed oltre a quelle sul tipo di file,
3200 contiene anche le informazioni relative ai permessi su cui torneremo in
3201 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}. Dato che i valori numerici usati per
3202 definire il tipo di file possono variare a seconda delle implementazioni, lo
3203 standard POSIX definisce un insieme di macro che consentono di verificare il
3204 tipo di file in maniera standardizzata.
3205
3206 \begin{table}[htb]
3207   \centering
3208   \footnotesize
3209   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
3210     \hline
3211     \textbf{Macro} & \textbf{Tipo del file} \\
3212     \hline
3213     \hline
3214     \macro{S\_ISREG}\texttt{(m)}  & File normale.\\
3215     \macro{S\_ISDIR}\texttt{(m)}  & Directory.\\
3216     \macro{S\_ISCHR}\texttt{(m)}  & Dispositivo a caratteri.\\
3217     \macro{S\_ISBLK}\texttt{(m)}  & Dispositivo a blocchi.\\
3218     \macro{S\_ISFIFO}\texttt{(m)} & Fifo.\\
3219     \macro{S\_ISLNK}\texttt{(m)}  & Collegamento simbolico.\\
3220     \macro{S\_ISSOCK}\texttt{(m)} & Socket.\\
3221     \hline    
3222   \end{tabular}
3223   \caption{Macro per i tipi di file (definite in \headfile{sys/stat.h}).}
3224   \label{tab:file_type_macro}
3225 \end{table}
3226
3227 Queste macro vengono usate anche da Linux che supporta pure le estensioni allo
3228 standard per i collegamenti simbolici e i socket definite da BSD.\footnote{le
3229   ultime due macro di tab.~\ref{tab:file_type_macro}, che non sono presenti
3230   nello standard POSIX fino alla revisione POSIX.1-1996.}  L'elenco completo
3231 delle macro con cui è possibile estrarre da \var{st\_mode} l'informazione
3232 relativa al tipo di file è riportato in tab.~\ref{tab:file_type_macro}, tutte
3233 le macro restituiscono un valore intero da usare come valore logico e prendono
3234 come argomento il valore di \var{st\_mode}.
3235
3236 \begin{table}[htb]
3237   \centering
3238   \footnotesize
3239   \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
3240     \hline
3241     \textbf{Flag} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3242     \hline
3243     \hline
3244     \const{S\_IFMT}   &  0170000 & Maschera per i bit del tipo di file.\\
3245     \const{S\_IFSOCK} &  0140000 & Socket.\\
3246     \const{S\_IFLNK}  &  0120000 & Collegamento simbolico.\\
3247     \const{S\_IFREG}  &  0100000 & File regolare.\\ 
3248     \const{S\_IFBLK}  &  0060000 & Dispositivo a blocchi.\\
3249     \const{S\_IFDIR}  &  0040000 & Directory.\\
3250     \const{S\_IFCHR}  &  0020000 & Dispositivo a caratteri.\\
3251     \const{S\_IFIFO}  &  0010000 & Fifo.\\
3252     \hline
3253     \const{S\_ISUID}  &  0004000 & Set user ID \itindex{suid~bit} (\acr{suid})
3254                                    bit.\\ 
3255     \const{S\_ISGID}  &  0002000 & Set group ID \itindex{sgid~bit}
3256                                    (\acr{sgid}) bit.\\
3257     \const{S\_ISVTX}  &  0001000 & \itindex{sticky~bit} \acr{Sticky} bit.\\
3258     \hline
3259     \const{S\_IRWXU}  &  00700   & Maschera per i permessi del proprietario.\\
3260     \const{S\_IRUSR}  &  00400   & Il proprietario ha permesso di lettura.\\
3261     \const{S\_IWUSR}  &  00200   & Il proprietario ha permesso di scrittura.\\
3262     \const{S\_IXUSR}  &  00100   & Il proprietario ha permesso di esecuzione.\\
3263     \hline
3264     \const{S\_IRWXG}  &  00070   & Maschera per i permessi del gruppo.\\
3265     \const{S\_IRGRP}  &  00040   & Il gruppo ha permesso di lettura.\\
3266     \const{S\_IWGRP}  &  00020   & Il gruppo ha permesso di scrittura.\\
3267     \const{S\_IXGRP}  &  00010   & Il gruppo ha permesso di esecuzione.\\
3268     \hline
3269     \const{S\_IRWXO}  &  00007   & Maschera per i permessi di tutti gli altri\\
3270     \const{S\_IROTH}  &  00004   & Gli altri hanno permesso di lettura.\\
3271     \const{S\_IWOTH}  &  00002   & Gli altri hanno permesso di esecuzione.\\
3272     \const{S\_IXOTH}  &  00001   & Gli altri hanno permesso di esecuzione.\\
3273     \hline    
3274   \end{tabular}
3275   \caption{Costanti per l'identificazione dei vari bit che compongono il campo
3276     \var{st\_mode} (definite in \headfile{sys/stat.h}).}
3277   \label{tab:file_mode_flags}
3278 \end{table}
3279
3280 Oltre alle macro di tab.~\ref{tab:file_type_macro}, che semplificano
3281 l'operazione, è possibile usare direttamente il valore di \var{st\_mode} per
3282 ricavare il tipo di file controllando direttamente i vari bit in esso
3283 memorizzati. Per questo sempre in \headfile{sys/stat.h} sono definite le varie
3284 costanti numeriche riportate in tab.~\ref{tab:file_mode_flags}, che
3285 definiscono le maschere che consentono di selezionare non solo i dati relativi
3286 al tipo di file, ma anche le informazioni relative ai permessi su cui
3287 torneremo in sez.~\ref{sec:file_access_control}, ed identificare i rispettivi
3288 valori.
3289
3290 Le costanti che servono per la identificazione del tipo di file sono riportate
3291 nella prima sezione di tab.~\ref{tab:file_mode_flags}, mentre le sezioni
3292 successive attengono alle costanti usate per i permessi.  Il primo valore
3293 dell'elenco è la maschera binaria \const{S\_IFMT} che permette di estrarre da
3294 \var{st\_mode} (con un AND aritmetico) il blocco di bit nei quali viene
3295 memorizzato il tipo di file. I valori successivi sono le costanti
3296 corrispondenti ai vari tipi di file, e possono essere usate per verificare la
3297 presenza del tipo di file voluto ed anche, con opportune combinazioni,
3298 alternative fra più tipi di file. 
3299
3300 Si tenga presente però che a differenza dei permessi, l'informazione relativa
3301 al tipo di file non è una maschera binaria, per questo motivo se si volesse
3302 impostare una condizione che permetta di controllare se un file è una
3303 directory o un file ordinario non si possono controllare dei singoli bit, ma
3304 si dovrebbe usare una macro di preprocessore come:
3305 \includecodesnip{listati/is_regdir.h}
3306 in cui si estraggono ogni volta da \var{st\_mode} i bit relativi al tipo di
3307 file e poi si effettua il confronto con i due possibili tipi di file.
3308
3309
3310 \subsection{Le dimensioni dei file}
3311 \label{sec:file_file_size}
3312
3313 Abbiamo visto in fig.~\ref{fig:file_stat_struct} che campo \var{st\_size} di
3314 una struttura \struct{stat} contiene la dimensione del file in byte. Questo
3315 però è vero solo se si tratta di un file regolare, mentre nel caso di un
3316 collegamento simbolico la dimensione è quella del \textit{pathname} che il
3317 collegamento stesso contiene, infine per le fifo ed i file di dispositivo
3318 questo campo è sempre nullo.
3319
3320 Il campo \var{st\_blocks} invece definisce la lunghezza del file in blocchi di
3321 512 byte. La differenza con \var{st\_size} è che in questo caso si fa
3322 riferimento alla quantità di spazio disco allocata per il file, e non alla
3323 dimensione dello stesso che si otterrebbe leggendolo sequenzialmente.
3324
3325 Si deve tener presente infatti che la lunghezza del file riportata in
3326 \var{st\_size} non è detto che corrisponda all'occupazione dello spazio su
3327 disco, e non solo perché la parte finale del file potrebbe riempire
3328 parzialmente un blocco. In un sistema unix-like infatti è possibile
3329 l'esistenza dei cosiddetti \itindex{sparse~file} \textit{sparse file}, cioè
3330 file in cui sono presenti dei ``\textsl{buchi}'' \index{file!\textit{hole}}
3331 (\textit{holes} nella nomenclatura inglese) che si formano tutte le volte che
3332 si va a scrivere su un file dopo aver eseguito uno spostamento oltre la sua
3333 fine (tratteremo in dettaglio l'argomento in sez.~\ref{sec:file_lseek}).
3334
3335 In questo caso si avranno risultati differenti a seconda del modo in cui si
3336 calcola la lunghezza del file, ad esempio il comando \cmd{du}, (che riporta il
3337 numero di blocchi occupati) potrà dare una dimensione inferiore, mentre se si
3338 legge dal file (ad esempio usando il comando \cmd{wc -c}), dato che in tal
3339 caso per i ``\textsl{buchi}'' \index{file!\textit{hole}} vengono restituiti
3340 degli zeri, si avrà lo stesso risultato di \cmd{ls}.
3341
3342 Se è sempre possibile allargare un file, scrivendoci sopra o usando la
3343 funzione \func{lseek} (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}) per spostarsi oltre la
3344 sua fine, esistono anche casi in cui si può avere bisogno di effettuare un
3345 troncamento, scartando i dati presenti al di là della dimensione scelta come
3346 nuova fine del file.
3347
3348 Un file può sempre essere troncato a zero aprendolo con il flag
3349 \const{O\_TRUNC}, ma questo è un caso particolare; per qualunque altra
3350 dimensione si possono usare le due funzioni di sistema \funcd{truncate} e
3351 \funcd{ftruncate}, i cui prototipi sono:
3352
3353 \begin{funcproto}{
3354 \fhead{unistd.h}
3355 \fdecl{int ftruncate(int fd, off\_t length))}
3356 \fdecl{int truncate(const char *file\_name, off\_t length)}
3357 \fdesc{Troncano un file.} 
3358 }
3359 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3360   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3361   \begin{errlist}
3362   \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale.
3363   \item[\errcode{EINVAL}] \param{length} è negativa o maggiore delle
3364     dimensioni massime di un file.
3365   \item[\errcode{EPERM}] il filesystem non supporta il troncamento di un file.
3366   \item[\errcode{ETXTBSY}] il file è un programma in esecuzione.
3367   \end{errlist} 
3368   per entrambe, mentre per \func{ftruncate} si avranno anche: 
3369   \begin{errlist}
3370   \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file descriptor.
3371   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} non è un riferimento a un file o non è
3372     aperto in scrittura. 
3373   \end{errlist}
3374   e per \func{truncate} si avranno anche: 
3375   \begin{errlist}
3376   \item[\errcode{EACCES}] non si ha il permesso di scrittura sul file o il
3377     permesso di attraversamento di una delle componenti del \textit{pathname}.
3378   \item[\errcode{EISDIR}] \param{file\_name} fa riferimento ad una directory.
3379   \end{errlist}
3380   ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{EIO}, \errval{ELOOP},
3381   \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} e \errval{EROFS}
3382   nel loro significato generico.}
3383 \end{funcproto}
3384
3385 Entrambe le funzioni fan sì che la dimensione del file sia troncata ad un
3386 valore massimo specificato da \param{length}, e si distinguono solo per il
3387 fatto che il file viene indicato con un \textit{pathname} per \func{truncate}
3388 e con un file descriptor per \funcd{ftruncate}. Si tenga presente che se il
3389 file è più lungo della lunghezza specificata i dati in eccesso saranno
3390 perduti.
3391
3392 Il comportamento in caso di lunghezza del file inferiore a \param{length} non
3393 è specificato e dipende dall'implementazione: il file può essere lasciato
3394 invariato o esteso fino alla lunghezza scelta. Nel caso di Linux viene esteso
3395 con la creazione di un \index{file!\textit{hole}} \textsl{buco} nel
3396 \itindex{sparse~file} file e ad una lettura si otterranno degli zeri, si tenga
3397 presente però che questo comportamento è supportato solo per filesystem
3398 nativi, ad esempio su un filesystem non nativo come il VFAT di Windows questo
3399 non è possibile.
3400
3401
3402 \subsection{I tempi dei file}
3403 \label{sec:file_file_times}
3404
3405 Il sistema mantiene per ciascun file tre tempi, che sono registrati
3406 \itindex{inode} nell'\textit{inode} insieme agli altri attributi del
3407 file. Questi possono essere letti tramite la funzione \func{stat}, che li
3408 restituisce attraverso tre campi della struttura \struct{stat} di
3409 fig.~\ref{fig:file_stat_struct}. Il significato di questi tempi e dei relativi
3410 campi della struttura \struct{stat} è illustrato nello schema di
3411 tab.~\ref{tab:file_file_times}, dove è anche riportato un esempio delle
3412 funzioni che effettuano cambiamenti su di essi. Il valore del tempo è espresso
3413 nel cosiddetto \itindex{calendar~time} \textit{calendar time}, su cui
3414 torneremo in dettaglio in sez.~\ref{sec:sys_time}.
3415
3416 \begin{table}[htb]
3417   \centering
3418   \footnotesize
3419   \begin{tabular}[c]{|c|l|l|c|}
3420     \hline
3421     \textbf{Membro} & \textbf{Significato} & \textbf{Funzione} 
3422     & \textbf{Opzione di \cmd{ls}} \\
3423     \hline
3424     \hline
3425     \var{st\_atime}& ultimo accesso ai dati del file    &
3426                      \func{read}, \func{utime}          & \cmd{-u}\\
3427     \var{st\_mtime}& ultima modifica ai dati del file   &
3428                      \func{write}, \func{utime}         & default\\
3429     \var{st\_ctime}& ultima modifica ai dati dell'\textit{inode} &
3430                      \func{chmod}, \func{utime}         & \cmd{-c}\\
3431     \hline
3432   \end{tabular}
3433   \caption{I tre tempi associati a ciascun file.}
3434   \label{tab:file_file_times}
3435 \end{table}
3436
3437 Il primo punto da tenere presente è la differenza fra il cosiddetto tempo di
3438 ultima modifica (il \textit{modification time}) riportato in \var{st\_mtime},
3439 ed il tempo di ultimo cambiamento di stato (il \textit{change status time})
3440 riportato in \var{st\_ctime}. Il primo infatti fa riferimento ad una modifica
3441 del contenuto di un file, mentre il secondo ad una modifica dei metadati
3442 \itindex{inode} dell'\textit{inode}. Dato che esistono molte operazioni, come
3443 la funzione \func{link} e altre che vedremo in seguito, che modificano solo le
3444 informazioni contenute \itindex{inode} nell'\textit{inode} senza toccare il
3445 contenuto del file, diventa necessario l'utilizzo di questo secondo tempo.
3446
3447 Il tempo di ultima modifica viene usato ad esempio da programmi come
3448 \cmd{make} per decidere quali file necessitano di essere ricompilati perché
3449 più recenti dei loro sorgenti oppure dai programmi di backup, talvolta insieme
3450 anche al tempo di cambiamento di stato, per decidere quali file devono essere
3451 aggiornati nell'archiviazione.  Il tempo di ultimo accesso viene di solito
3452 usato per identificare i file che non vengono più utilizzati per un certo
3453 lasso di tempo. Ad esempio un programma come \texttt{leafnode} lo usa per
3454 cancellare gli articoli letti più vecchi, mentre \texttt{mutt} lo usa per
3455 marcare i messaggi di posta che risultano letti.  
3456
3457 Il sistema non tiene mai conto dell'ultimo accesso \itindex{inode}
3458 all'\textit{inode}, pertanto funzioni come \func{access} o \func{stat} non
3459 hanno alcuna influenza sui tre tempi. Il comando \cmd{ls} (quando usato con le
3460 opzioni \cmd{-l} o \cmd{-t}) mostra i tempi dei file secondo lo schema
3461 riportato nell'ultima colonna di tab.~\ref{tab:file_file_times}. Si noti anche
3462 come non esista, a differenza di altri sistemi operativi, un \textsl{tempo di
3463   creazione} di un file.
3464
3465 L'aggiornamento del tempo di ultimo accesso è stato a lungo considerato un
3466 difetto progettuale di Unix, questo infatti comporta la necessità di
3467 effettuare un accesso in scrittura sul disco anche in tutti i casi in cui
3468 questa informazione non interessa e sarebbe possibile avere un semplice
3469 accesso in lettura sui dati bufferizzati. Questo comporta un ovvio costo sia
3470 in termini di prestazioni, che di consumo di risorse come la batteria per i
3471 portatili, o i cicli di riscrittura per i dischi su memorie riscrivibili.
3472
3473
3474 Per questo motivo abbiamo visto in sez.~\ref{sec:filesystem_mounting} come
3475 nello sviluppo del kernel siano stati introdotti degli opportuni \textit{mount
3476   flag} che consentissero di evitare di aggiornare continuamente una
3477 informazione che nella maggior parte dei casi non interessa. Per questo i
3478 valori che si possono trovare per l'\textit{access time} dipendono dalle
3479 opzioni di montaggio, ed anche, essendo stato cambiato il comportamento di
3480 default a partire dalla versione 2.6.30, dal kernel che si sta usando. 
3481
3482 In generale quello che si ha con i kernel più recenti è che il tempo di ultimo
3483 accesso viene aggiornato solo se è precedente al tempo di ultima modifica o
3484 cambiamento, o se è passato più di un giorno dall'ultimo accesso. Così si può
3485 rendere evidente che vi è stato un accesso dopo una modifica e che il file
3486 viene comunque osservato regolarmente, conservando tutte le informazioni
3487 veramente utili senza dover consumare risorse in scritture continue per
3488 mantenere costantemente aggiornata una informazione che a questo punto non ha
3489 più nessuna rilevanza pratica.\footnote{qualora ce ne fosse la necessità è
3490   comunque possibile, tramite l'opzione di montaggio \texttt{strictatime},
3491   richiedere in ogni caso il comportamento tradizionale.}
3492
3493 \begin{table}[htb]
3494   \centering
3495   \footnotesize
3496   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|c|c|c|c|l|}
3497     \hline
3498     \multicolumn{1}{|p{2.8cm}|}{\centering{\vspace{6pt}\textbf{Funzione}}} &
3499     \multicolumn{3}{|p{3.2cm}|}{\centering{
3500         \textbf{File o directory del riferimento}}}&
3501     \multicolumn{3}{|p{3.2cm}|}{\centering{
3502         \textbf{Directory contenente il riferimento}}} 
3503     &\multicolumn{1}{|p{3.4cm}|}{\centering{\vspace{6pt}\textbf{Note}}} \\
3504     \cline{2-7}
3505     \cline{2-7}
3506     \multicolumn{1}{|p{2.8cm}|}{} 
3507     &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(a)}}}
3508     &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(m)}}}
3509     &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(c)}}}
3510     &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(a)}}}
3511     &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(m)}}}
3512     &\multicolumn{1}{|p{.8cm}|}{\centering{\textsl{(c)}}}
3513     &\multicolumn{1}{|p{3cm}|}{} \\
3514     \hline
3515     \hline
3516     \func{chmod}, \func{fchmod} 
3517              & --      & --      &$\bullet$& --      & --      & --      &\\
3518     \func{chown}, \func{fchown} 
3519              & --      & --      &$\bullet$& --      & --      & --      &\\
3520     \func{creat}  
3521              &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&  
3522              con \const{O\_CREATE} \\
3523     \func{creat}  
3524              & --      &$\bullet$&$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&   
3525              con \const{O\_TRUNC} \\
3526     \func{exec}  
3527              &$\bullet$& --      & --      & --      & --      & --      &\\
3528     \func{lchown}  
3529              & --      & --      &$\bullet$& --      & --      & --      &\\
3530     \func{link}
3531              & --      & --      &$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&\\
3532     \func{mkdir}
3533              &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&\\
3534     \func{mknod}
3535              &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&\\
3536     \func{mkfifo}
3537              &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&\\
3538     \func{open}
3539              &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$& 
3540              con \const{O\_CREATE} \\
3541     \func{open}
3542              & --      &$\bullet$&$\bullet$& --      & --      & --      & 
3543              con \const{O\_TRUNC}  \\
3544     \func{pipe}
3545              &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      & --      & --      &\\
3546     \func{read}
3547              &$\bullet$& --      & --      & --      & --      & --      &\\
3548     \func{remove}
3549              & --      & --      &$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$& 
3550              se esegue \func{unlink}\\
3551     \func{remove}
3552               & --      & --      & --      & --      &$\bullet$&$\bullet$& 
3553               se esegue \func{rmdir}\\
3554     \func{rename}
3555               & --      & --      &$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$& 
3556               per entrambi gli argomenti\\
3557     \func{rmdir}
3558               & --      & --      & --      & --      &$\bullet$&$\bullet$&\\ 
3559     \func{truncate}, \func{ftruncate}
3560               & --      &$\bullet$&$\bullet$& --      & --      & --      &\\ 
3561     \func{unlink}
3562               & --      & --      &$\bullet$& --      &$\bullet$&$\bullet$&\\ 
3563     \func{utime}
3564               &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      & --      & --      &\\ 
3565     \func{utimes}
3566               &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$& --      & --      & --      &\\ 
3567     \func{write}
3568               & --      &$\bullet$&$\bullet$& --      & --      & --      &\\ 
3569     \hline
3570   \end{tabular}
3571   \caption{Prospetto dei cambiamenti effettuati sui tempi di ultimo 
3572     accesso \textsl{(a)}, ultima modifica \textsl{(m)} e ultimo cambiamento di
3573     stato \textsl{(c)} dalle varie funzioni operanti su file e directory.}
3574   \label{tab:file_times_effects}  
3575 \end{table}
3576
3577