Почему rmdir и unlink два отдельных системных вызова?

Вот то, что заставило меня задуматься некоторое время:

[15:40:50][/tmp]$ mkdir a
[15:40:52][/tmp]$ strace rmdir a
execve("/usr/bin/rmdir", ["rmdir", "a"], [/* 78 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0x11bb000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7ff3772c3000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=245801, ...}) = 0
mmap(NULL, 245801, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7ff377286000
close(3)                                = 0
open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0p\36\3428<\0\0\0"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2100672, ...}) = 0
mmap(0x3c38e00000, 3924576, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x3c38e00000
mprotect(0x3c38fb4000, 2097152, PROT_NONE) = 0
mmap(0x3c391b4000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1b4000) = 0x3c391b4000
mmap(0x3c391ba000, 16992, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x3c391ba000
close(3)                                = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7ff377285000
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7ff377283000
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7ff377283740) = 0
mprotect(0x609000, 4096, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x3c391b4000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x3c38c1f000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7ff377286000, 245801)          = 0
brk(0)                                  = 0x11bb000
brk(0x11dc000)                          = 0x11dc000
brk(0)                                  = 0x11dc000
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=106070960, ...}) = 0
mmap(NULL, 106070960, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7ff370d5a000
close(3)                                = 0
rmdir("a")                              = 0
close(1)                                = 0
close(2)                                = 0
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++
[15:40:55][/tmp]$ touch a
[15:41:16][/tmp]$ strace rm a
execve("/usr/bin/rm", ["rm", "a"], [/* 78 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0xfa8000
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f3b2388a000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=245801, ...}) = 0
mmap(NULL, 245801, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f3b2384d000
close(3)                                = 0
open("/lib64/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0p\36\3428<\0\0\0"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2100672, ...}) = 0
mmap(0x3c38e00000, 3924576, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x3c38e00000
mprotect(0x3c38fb4000, 2097152, PROT_NONE) = 0
mmap(0x3c391b4000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1b4000) = 0x3c391b4000
mmap(0x3c391ba000, 16992, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x3c391ba000
close(3)                                = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f3b2384c000
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f3b2384a000
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f3b2384a740) = 0
mprotect(0x60d000, 4096, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x3c391b4000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x3c38c1f000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f3b2384d000, 245801)          = 0
brk(0)                                  = 0xfa8000
brk(0xfc9000)                           = 0xfc9000
brk(0)                                  = 0xfc9000
open("/usr/lib/locale/locale-archive", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=106070960, ...}) = 0
mmap(NULL, 106070960, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f3b1d321000
close(3)                                = 0
ioctl(0, SNDCTL_TMR_TIMEBASE or SNDRV_TIMER_IOCTL_NEXT_DEVICE or TCGETS, {B38400 opost isig icanon echo ...}) = 0
newfstatat(AT_FDCWD, "a", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=0, ...}, AT_SYMLINK_NOFOLLOW) = 0
geteuid()                               = 1000
newfstatat(AT_FDCWD, "a", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=0, ...}, AT_SYMLINK_NOFOLLOW) = 0
faccessat(AT_FDCWD, "a", W_OK)          = 0
unlinkat(AT_FDCWD, "a", 0)              = 0
lseek(0, 0, SEEK_CUR)                   = -1 ESPIPE (Illegal seek)
close(0)                                = 0
close(1)                                = 0
close(2)                                = 0
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

Почему существуют отдельные системные вызовы для удаления каталога и файлов? Почему эти две операции семантически различны?

Каталоги являются особыми в том смысле, что внутри каталога вы можете иметь ссылки на несколько файлов и каталогов, поэтому, если вы удалите родительский каталог, все эти файлы потеряют свою контрольную точку, откуда они могут быть доступны, то же самое с процессом. Для таких случаев rmdir()есть разные проверки, которые отличаются от unlink():

• Если каталог не пустой. Если каталог не пустой, он не может удалить его, пока содержимое не будет unlinkудалено.

     ENOTEMPTY
        pathname contains entries other than . and .. ; or, pathname has
        ..  as its final component.  POSIX.1-2001 also allows EEXIST for
        this condition.
  

• Если каталог используется. Если процесс теряет свой текущий каталог, это может привести к проблемам и неопределенному поведению. Лучше всего их предотвратить.

     EBUSY  pathname  is currently in use by the system or some process that
        prevents its removal.  On Linux this means pathname is currently
        used  as  a  mount point or is the root directory of the calling
        process.
  

В случае unlink()этих проверок не существует. Фактически, вы можете удалить имя файла, unlink()и процесс, который все еще использует / делает ссылку на него, может изменить его без проблем. Файл существует, пока не существует файловый дескриптор, просто недоступный для нового процесса (если вы не знаете, где искать). Это часть волшебства разноцветных рук файловых систем * NIX.

Теперь есть unlinkat()поведение, которое ведет себя как оба, unlink()или в rmdir(2)зависимости от пути, который вы ожидаете.