Linux программирование в примерах

Использование этих функций довольно просто. Файл ch12-mktemp.c демонстрирует mktemp; нетрудно изменить его для использования других функций:

 1 /* ch12-mktemp.с --- демонстрирует простое использование mktemp.
 2 Для краткости проверка ошибок опущена */
 3
 4 #include <stdio.h>
 5 #include <fcntl.h> /* для флагов открытия */
 6 #include <limits.h> /* для PATH_MAX */
 7
 8 int main(void)
 9 {
 10 static char template[] = "/tmp/myfileXXXXXX";
 11 char fname[PATH_MAX];
 12 static char mesg[] =
13 "Here's lookin' at you, kid'\n"; /* вместо "hello, world" */
 14 int fd;
 15
 16 strcpy(fname, template);
 17 mktemp(fname);
 18
 19 /* ОКНО СОСТОЯНИЯ ГОНКИ ОТКРЫВАЕТСЯ */
 20
 21 printf("Filename is %s\n", fname);
 22
 23 /* ОКНО СОСТОЯНИЯ ГОНКИ ТЯНЕТСЯ ДОСЮДА */
 24
 25 fd = open(fname, O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC, 0600);
 26 write(fd, mesg, strlen(mesg));
 27 close(fd);
 28
 29 /* unlink(fname); */
 30
 31 return 0;
 32 }

Переменная template (строка 10) определяет шаблон имени файла; 'ХХХХХХ' будет заменен уникальным значением. Строка 16 копирует шаблон в fname, которая не является константой: ее можно изменить. Строка 18 вызывает mktemp для генерирования имени файла, а строка 21 выводит ее, так, чтобы мы могли видеть, что это такое. (Вскоре мы объясним комментарии в строках 19 и 23.)

Строка 25 открывает файл, создавая его при необходимости. Строка 26 записывает сообщение в mesg, а строка 27 закрывает файл. В программе, в которой файл должен быть удален после завершения работы с ним, строка 29 была бы не закомментирована. (Иногда временный файл не следует удалять; например, если файл после полной записи будет переименован.) Мы закомментировали ее, чтобы можно было запустить эту программу и посмотреть на файл впоследствии. Вот что происходит при запуске программы:

 $ ch12-mktemp /* Запуск программы */
 Filename is /tmp/myfileQES4WA /* Вывод имени файла */
 $ cat /tmp/myfileQES4WA
 Here's lookin' at you, kid' /* Содержит то, что ожидалось */
 $ ls -l /tmp/myfileQES4WA /* To же с владельцем и доступом */
 – rw------- 1 arnold devel 28 Sep 18 09:27 /tmp/myfileQES4WA
 $ rm /tmp/myfileQES4WA /* Удалить его */
 $ ch12-mktemp / * Используется ли повторно то же имя? */
 Filename is /tmp/myfileic7xCy /* Нет. Это хорошо */
$ cat /tmp/myfileic7xCy /* Снова проверить содержание */
 Here's lookin' at you, kid!
 $ 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.