Арнольд Роббинс - Linux программирование в примерах

• Название: Linux программирование в примерах
• Автор: Арнольд Роббинс
• Издательство: Кудиц-Образ
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2005
• ISBN: 5-9579-0059-1

В книге рассмотрены вопросы, связанные с программированием под Linux: файловый ввод/вывод, метаданные файлов, основы управления памятью, процессы и сигналы, пользователи и группы, вопросы интернационализации и локализации, сортировка, поиск и многие другие. Много внимания уделено средствам отладки, доступным под GNU Linux. Все темы иллюстрируются примерами кода, взятого из V7 UNIX и GNU. Эта книга может быть полезна любому, кто интересуется программированием под Linux.

---

$ ls -l /tmp/myfileic7xCy /* Снова проверить владельца и доступ */

-rw------- 1 arnold devel 28 Sep 18 09:28 /tmp/myfileic7xCy

Все кажется работающим замечательно, mktemp() возвращает уникальное имя, ch12-mktemp создает файл с нужными правами доступа, и содержание то самое, которое ожидалось. Так в чем же проблема со всеми этими функциями?

Исторически mktemp() использовала простой, предсказуемый алгоритм для создания замещающих символов для 'ХХХХХХ' в шаблоне. Более того, интервал между временем, когда генерируется имя файла, и временем, когда создается сам файл, создает состояние гонки.

Как? Ну, Linux и Unix являются системами с квантованием времени, методикой, которая разделяет время процессора между всеми исполняющимися процессами. Это означает, что, хотя программа кажется выполняющейся все время, в действительности есть моменты, когда процессы спят, т.е. ожидают выполнения на процессоре.

Теперь рассмотрите программу профессора для отслеживания оценок студентов. Как профессор, так и злоумышленный студент в одно и то же время используют сильно нагруженную многопользовательскую систему. Программа профессора использует для создания временных файлов mktemp(), видевший в прошлом, как оценивающая программа создает и удаляет временные файлы, выяснил алгоритм, который использует mktemp(). (В версии GLIBC нет этой проблемы, но не все системы используют GLIBC!) Рис 12.2 иллюстрирует состояние гонки и то, как студент его использует.

Рис. 12.2. Состояние гонки с mktemp()

Вот что случилось.

1. Оценивающая программа использует mktemp() для создания имени файла. По возвращении из mktemp() открыто окно состояния гонки (строка 19 в ch12-.mktemp.c).

2. Ядро останавливает оценивающую программу, чтобы могли поработать другие программы в системе. Это происходит до вызова open().

Пока оценивающая программа остановлена, студент создает файл с тем же самым именем, которое вернула mktemp(). (Помните, выяснить алгоритм было просто.) Студент создает файл с дополнительной ссылкой, так что когда оценивающая программа удаляет файл, он все еще будет доступен для прочтения.

3. Теперь оценивающая программа открывает файл и записывает в него данные. Студент создал файл с правами доступа -rw-rw-rw-, поэтому это не представляет проблему.

4. Когда оценивающая программа завершает работу, она удаляет временный файл. Однако, у студента все еще есть копия. Например, может быть возможность получения прибыли при заблаговременной продаже своим товарищам их оценок.

Наш пример упрощенный; помимо простого похищения данных с оценками умный (хотя и аморальный) студент мог бы вместо этого изменить данные. Если бы профессор не проверял результаты работы своей программы дважды, никто бы ничего не узнал.

ЗАМЕЧАНИЕ. Мы не рекомендуем делать что-либо из этого! Если вы студент, не пытайтесь сделать что-либо подобное. Первое и самое главное, это неэтично. Во-вторых, вас могут выгнать из школы. В-третьих, ваши профессора, наверное, не сталь наивны, чтобы использовать mktemp() в своих программах. Этот пример лишь для иллюстрации!

По приведенным и другим причинам, все три описанные в данном разделе функции не следует никогда использовать. Они существуют в POSIX и GLIBC лишь для поддержки старых программ, которые были написаны до того, как была осознана опасность этих процедур С этой целью системы GNU/Linux генерируют во время компоновки сообщение:

$ cc ch12-mktemp.c -о ch12-mktemp /* Компилировать программу */

/tmp/cc1XCvD9.о(.text+0x35): In function 'main':

: the use of 'mktemp' is dangerous, better use 'mkstemp'

(Мы рассмотрим mkstemp() в следующем подразделе.)

Если бы в вашей системе не было mkstemp(), подумайте, как вы могли бы использовать эти интерфейсы для ее эмулирования. (См. также «Упражнения» для главы 12 в конце.)

12.3.2. Создание и открывание временных файлов (хорошо)

Есть две функции, не имеющие проблем состояния гонки. Одна из них предназначена для использования с библиотекой <stdio.h>:

#include <stdio.h> /* ISO С */

FILE *tmpfile(void);

Другая функция для использования с системными вызовами на основе дескрипторов файлов:

#include <stdio.h> /* XSI */

int mkstemp(char* template);

tmpfile() возвращает значение FILE*, представляющее уникальный открытый временный файл. Файл открывается в режиме "w+b". w+ означает «открыть для чтения и записи, сначала урезав файл», a b означает двоичный, а не текстовый режим. (На системах GNU/Linux или Unix нет разницы, но на других системах есть.) Файл автоматически удаляется, когда закрывается указатель файла; нет способа получить имя файла, чтобы сохранить его содержимое. Программа в ch12-tmpfile.c демонстрирует tmpfile():

/* ch12-tmpfile.с --- демонстрация tmpfile().

   Проверка ошибок для краткости опущена */

#include <stdio.h>

int main(void) {

 static char mesg[] =

  "Here's lookin' at you, kid!"; /* заменяет "hello, world" */

 FILE *fp;

 char buf[BUFSIZ];

 fp = tmpfile();                 /* Получить временный файл */

 fprintf(fp, "%s", mesg);        /* Записать s него */

 fflush(fp);                     /* Сбросить на диск */

 rewind(fp);                     /* Перейти в начало */

 fgets(buf, sizeof buf, fp);     /* Прочесть содержимое */

 printf("Got back <%s>\n", buf); /* Вывести полученные данные */

 fclose(fp);                     /* Закрыть файл, закончить */

 return 0;                       /* Все сделано */

}

Возвращенное значение FILE* не отличается от любого другого FILE*, возвращенного fopen(). При запуске получаем ожидавшиеся результаты:

$ ch12-tmpfile

Got back <Here's lookin' at you, kid!>

Ранее мы видели, что авторы GLIBC рекомендуют использование функции mkstemp():

$ cc ch12-mktemp.с -о ch12-mktemp /* Компилировать программу */

/tmp/cc1XCvD9.о(.text+0x35): In function "main':

: the use of 'mktemp' is dangerous, better use 'mkstemp'

Эта функция похожа на mktemp() в том, что она принимает имя файла, оканчивающееся на 'ХХХХХХ', и заменяет эти символы уникальным суффиксом для создания уникального имени файла. Однако, она идет на один шаг дальше. Она создает и открывает файл. Файл создается с доступом 0600 (т.е. -rw-------). Таким образом, доступ к файлу может получить только пользователь, запустивший программу.

Более того, и это то, что делает mkstemp() более безопасной, файл создается с флагом O_EXCL, который гарантирует, что файл не существует, и не дает никому больше открыть файл.

Возвращаемое значение является дескриптором открытого файла, который может использоваться для чтения и записи. Для удаления файла после завершения работы с ним должно использоваться имя пути, сохраненное теперь в переданном mkstemp() буферу. Все это демонстрируется в ch12-mkstemp.c, который является простой модификацией ch12-tmpfile.с:

/* ch12-mkstemp.с --- демонстрирует mkstemp().

   Проверка ошибок для краткости опущена */

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h> /* для флагов открытия */

#include <limits.h> /* для PATH_МАХ */

int main(void) {

 static char template[] = "/tmp/myfileXXXXXX";

 char fname[PATH_MAX];

 static char mesg[] =

  "Here's lookin' at you, kid!\n"; /* заменяет "hello, world" */

 int fd;

 char buf[BUFSIZ];

 int n;

 strcpy(fname, template);           /* Копировать шаблон */

 fd = mkstemp(fname);               /* Создать и открыть временный файл */

 printf("Filename is %s\n", fname); /* Вывести его для сведений */

 write(fd, mesg, strlen(mesg));     /* Что-нибудь записать в файл */

 lseek(fd, 0L, SEEK_SET);           /* Перейти в начало */

 n = read(fd, buf, sizeof(buf));

  /* Снова прочесть данные; НЕ завышается '\0'! */

 printf("Got back: %.*s", n, buf);  /* Вывести его для проверки */

 close(fd);                         /* Закрыть файл */

 unlink(fname);                     /* Удалить его */

 return 0;

}

При запуске получаем ожидавшиеся результаты:

$ ch12-mkstemp

Filename is /tmp/myfileuXFWIN

Got back: Here's lookin' at you, kid!

12.3.3. Использование переменной окружения TMPDIR

Многие стандартные утилиты обращают внимание на переменную окружения TMPDIR, используя обозначенный в ней каталог в качестве места для помещения временных файлов. Если TMPDIR не установлена, каталогом по умолчанию для временных файлов обычно является /tmp, хотя на многих современных системах есть также и каталог /var/tmp. /tmp обычно очищается от всех файлов и каталогов административными сценариями оболочки при запуске.