ファイルディスクリプタと i ノード
UNIX では、ファイルの内容 と ファイルの管理情報 を明確に区別しています。
通常のファイルは単なる バイト列 であり、ファイルの長さや終端情報（EOF）などのメタデータはファイル内部には含まれません。
ファイルを管理するために必要な情報は、i ノード（inode） と呼ばれるデータ構造に格納されます。
各ファイルには一意の i ノードが割り当てられ、ファイルシステム内での識別に使用されます。
UNIX の ファイルシステムの構造 や カーネルのファイル管理機能 は、システムごとに異なります。しかし、POSIX 標準 では、i ノードに格納すべき最低限の属性が規定されています。POSIX 準拠のシステムでは、以下の情報を i ノードに保持する必要があります。
- ファイルの種類（通常ファイル、ディレクトリ、シンボリックリンクなど）
- ファイルに関連付けられているハードリンクの数
- ファイルのバイト数
- デバイス番号（ファイルがデバイスファイルの場合）
- i ノード番号（ファイルシステム内での識別用）
- ファイル所有者のユーザ ID
- ファイルのグループ ID
- i ノードの変更時刻、最終アクセス時刻、最終変更時刻（タイムスタンプ情報）
- アクセス権とファイルのモード（読み取り・書き込み・実行権限など）
このように、i ノードは ファイルのメタデータを管理するための重要なデータ構造 ですが、カーネルのファイル管理全体を担うわけではありません。
たとえば、開いているファイルの一覧やキャッシュ情報 などは、i ノードではなく ファイルディスクリプタや他のデータ構造 によって管理されます。
iノードまとめ
- i ノードは、ファイルのメタデータを管理する重要なデータ構造 である
- ファイルの実体（データ）はディスク上のブロックに保存され、i ノードはその管理情報を保持する
- ファイル名とは無関係に、i ノード番号でファイルを識別する
- ハードリンクは i ノードを共有するため、異なる名前から同じファイルにアクセスできる
- ノード数には上限があり、枯渇すると新しいファイルを作成できなくなる
アクセス権とファイルのモード
UNIX では、ファイルのアクセス権はユーザごとに異なり、次の 3 つのカテゴリに分類されます。
- 所有者（User, u） - ファイルの所有者であるユーザ
- グループ（Group, g） - ファイルのグループに属するユーザ（所有者以外）
- その他（Other, o） - 上記 2 つに該当しないすべてのユーザ
各ユーザカテゴリごとに、以下の 3 つのアクセス権が設定されます。
- 読み取り（Read, r） - ファイルの内容を閲覧できる
- 書き込み（Write, w） - ファイルの内容を変更できる
- 実行（Execute, x） - 実行可能なファイル（プログラムやスクリプト）を実行できる
この組み合わせにより、ファイルのアクセス権は 9 ビット（3 × 3）で管理 されます。
また、ファイルの動作を制御するための 補助フラグ（特殊ビット） も 3 つ存在します。
- セットユーザ ID（Set User ID, SUID, s）
- セットグループ ID（Set Group ID, SGID, s）
- スティッキービット（Sticky bit, t）
これらのフラグが設定されると、実行ファイルやディレクトリの動作が以下のように変化します。
特殊フラグの意味（実行ファイルの場合）
SUID（Set User ID）
通常、プログラムを実行したプロセスは、その 実行したユーザの UID で動作します。
しかし、SUID が設定された実行ファイル を実行すると、プロセスは ファイルの所有者の UID で実行されます。
例: passwd コマンド（/usr/bin/passwd）は SUID が設定されており、一般ユーザでもパスワード変更時に /etc/shadow を更新できます。
$ ls -l /usr/bin/passwd
-rwsr-xr-x 1 root root 54256 Jan 10 12:34 /usr/bin/passwd
（所有者 root の s が SUID を示す）
SGID（Set Group ID）
通常、プロセスは実行時に 実行ユーザの GID を引き継ぎます。
しかし、SGID が設定された実行ファイル は、ファイルのグループ ID で実行 されます。
例: 研究グループ内で共有されるツールを、特定のグループ権限で実行させる場合に使用されます。
$ ls -l /usr/local/bin/shared_tool
-rwxr-sr-x 1 root staff 123456 Jan 10 12:34 /usr/local/bin/shared_tool
（グループ staff の s が SGID を示す）
Sticky ビット（現在では実行ファイルではほぼ使用されない）
かつて Sticky ビットが設定された実行ファイル は、プログラムの実行終了後もメモリ上に残り、再実行時の読み込みを高速化するために使用されていました。
しかし、現代の UNIX システムではほぼ無効化されており、もっぱらディレクトリの制御に使用 されます（詳細は後述）。
SGID の特性（ディレクトリの場合）
SGID は ディレクトリにも適用可能 であり、この場合、そのディレクトリ内で作成されたファイルの GID は親ディレクトリの GID になる という特性があります。
例: /var/www などの共有ディレクトリで、すべてのファイルを www-data グループに自動的に所属させる設定。
$ ls -ld /var/www
drwxr-sr-x 1 root www-data 4096 Jan 10 12:34 /var/www
（ディレクトリの s が SGID を示す）
Sticky ビット（ディレクトリの場合）
Sticky ビットが設定されたディレクトリ では、そのディレクトリ内のファイルを削除できるのは、所有者か root のみ になります。
例: /tmp は多くのユーザがファイルを作成できるが、他のユーザが勝手に削除できないよう Sticky ビットが設定されている。
$ ls -ld /tmp
drwxrwxrwt 1 root root 4096 Jan 10 12:34 /tmp
（t が Sticky ビットを示す）
ファイル作成時の UID/GID の決定
- 所有者 UID → 作成したプロセスの UID になる。
- グループ GID は次のルールで決定される：
- 親ディレクトリに SGID が設定されていれば → 親ディレクトリの GID を継承
- SGID が 設定されていなければ → 作成したプロセスの GID
まとめ
- ファイルのアクセス権は、所有者 / グループ / その他の 3 つのカテゴリごとに設定される（読み取り・書き込み・実行）
- SUID → プログラム実行時に 所有者の UID で実行される
-
SGID → プログラム実行時に ファイルの GID で実行される
- ディレクトリに適用 すると、新規ファイルの GID が親ディレクトリの GID になる
- Sticky ビット → ディレクトリに適用 すると、ファイルの所有者以外が削除できなくなる
このように、ファイルのモードは UNIX のアクセス制御において重要な役割を果たします。
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