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Linux下监测目录或文件的变化—inotify

inotify是用来监视文件系统事件的机制,在linux 2.6.13内核中引入。该机制可以用来监视文件和目录,当文件或目录发生变化时,内核会将文件或目录的变化发送给inotify文件描述符,在应用层只需调用read()就可以读取这些事件,非常的方便。更好的是,inotify文件描述符还可以使用select、poll、epoll这些接口来监听,当有事件发生是,inotify文件描述符会可读。

一、接口介绍

1、inotify_init()

定义如下:

      #include <sys/inotify.h>

      int inotify_init(void);
      int inotify_init1(int flags);

inotify_init()用来初始化一个新的inotify实例,并返回一个文件描述符。这个描述符在inotify_add_watch()中会用到,发生的事件也是从这个描述中读取。

除了这个接口外,还有一个相同功能的接口inotify_init1()。inotify_init1()中多了一个参数flags,用来在初始化时设置inotify文件描述符的属性。flags中可以设置的标志有两个:IN_NONBLOCK和IN_CLOEXEC。这两个标志不难理解,前一个是用来将inotify文件描述设置为非阻塞状态,后一个是设置close-on-exec(FD_CLOEXEC)标志。通过使用这两个标志就避免在创建inotify文件描述后再调用fcntl()的消耗了,代码看起来也会简洁一些。

2、inotify_add_watch()

定义如下:

      #include <sys/inotify.h>

      int inotify_add_watch(int fd, const char *pathname, uint32_t mask);

其中fd是inotify文件描述符,inotify_init()的返回值;pathname是要监听的文件的路径;mask是指定要监视哪些事件,在后面具体介绍。

inotify_add_watch()用于将要监视的文件或目录添加到inotify中,返回值是一个inotify标识,注意不要和inotify_init()的返回值搞混淆了。inotify_init()的返回值是在读取事件、注册监听文件时使用,而inotify_add_watch()的返回值用来判断返回的事件属于哪个监听的文件(后面介绍inotify_event结构时会看到),以及移除监听文件时使用。

3、inotify_rm_watch()

定义如下:

      #include <sys/inotify.h>

      int inotify_rm_watch(int fd, uint32_t wd);

inotify_rm_watch()用于移除对某个文件的监听,其中fd是inotify文件描述符,由inotify_init()返回;wd是inotify标识,由inotify_add_watch()返回。

二、结构及事件介绍

当有事件发生时,notify文件描述符会变为可读,调用read()可以读取发生的事件,事件的描述结构为inotify_event结构体,定义如下:

struct inotify_event { 
  int      wd;      /* Watch descriptor */ 
  uint32_t mask;    /* Mask of events */ 
  uint32_t cookie;  /* Unique cookie associating related
                        events (for rename(2)) */ 
  uint32_t len;      /* Size of name field */ 
  char    name[];  /* Optional null-terminated name */ 

其中wd是inotify标识符,inotify_add_watch()的返回值;mask就是发生的事件掩码;cookie这个好像只在rename中使用,这里不关心;len是name的长度,包括空字符,name是引发事件的文件名,不包括路径。

首先说明inotify_event的长度问题,从定义中可以看出name的长度是可变的,所以一个事件对应的长度应该是sizeof(struct inotify_event)+len。

还有一个问题要特别说明,在read()的时候如果指定的缓冲区长度小于一个事件的长度(即sizeof(struct inotify_event)+len),这时内核会返回EINVAL错误。估计很多人都以为是ENOSPC错误,但是程序中实际会返回EINVAL错误,当然个人也以为返回ENOSPC会好一些。看了下2.6.32的内核代码,这个错误是在inotify_read()调用的get_one_event()函数中返回的,代码如下:

static struct fsnotify_event *get_one_event(struct fsnotify_group *group, 
                        size_t count) 

    size_t event_size = sizeof(struct inotify_event); 
    struct fsnotify_event *event; 
 
    if (fsnotify_notify_queue_is_empty(group)) 
        return NULL; 
 
    event = fsnotify_peek_notify_event(group); 
 
    if (event->name_len) 
        event_size += roundup(event->name_len + 1, event_size); 
 
    if (event_size > count) 
        return ERR_PTR(-EINVAL); 
 
    /* held the notification_mutex the whole time, so this is the
    * same event we peeked above */ 
    fsnotify_remove_notify_event(group); 
 
    return event; 

所以在调用read从inotify文件描述符读取事件时一定要保证你的缓冲区的大小至少为sizeof(struct inotify_event)+NAME_MAX+1,其中NAME_MAX是文件名的最大值,linux下默认为255.

接下来介绍inotify中的事件,及mask的取值。下面的这些宏代表不同的事件,这些值在inotify_add_watch()中的mask参数和inotify_event结构中的mask成员中都可以使用,如下所示:

IN_ACCESS: 文件被访问

IN_ATTRIB:元数据被改变,例如权限、时间戳、扩展属性、链接数、UID、GID等

IN_CLOSE_WRITE:关闭打开写的文件

IN_CLOSE_NOWRITE: 和IN_CLOSE_WRITE刚好相反,关闭不是打开写的文件

IN_CREATE:这个是用于目录,在监控的目录中创建目录或文件时发生

IN_DELETE:这个也是用于目录,在监控的目录中删除目录或文件时发生

IN_DELETE_SELF:监控的目录或文件本身被删除

IN_MODIFY:文件被修改,这种事件会用到inotify_event中的cookie。

IN_MOVE_SELF:监控的文件或目录本身被移动

IN_MOVE_FROM: 从监控的目录中移出文件

IN_MOVE_TO:向监控的目录中移入文件

IN_OPEN: 文件被打开

(注:linuxi下都可以抽象为文件,如果没有特别说明,文件可以指普通文件或目录)。

inotify还为我们定义了一个IN_ALL_EVENTS宏,这个宏包含了上面提到的所有事件,这个宏在调用inotify_add_watch()中使用。

下面的这些bit位只在调用inotify_add_watch()中会用到:

IN_DONT_FOLLOW:如果监控的文件时一个符号链接,只监控符号链接本身,而不是链接指向的文件

IN_MASK_ADD:对已监控的文件增加要监控的的事件(不是替换原先的掩码)

IN_ONESHOT:只监控指定的文件一次,事件发生后从监控列表移除

IN_ONLYDIR:如果监控的是一个目录,只监控目录本身(待定)

下面的这些bit位可能在read()读取到的事件中设置:

IN_IGNORED:监控被显式移除(调用inotify_rm_watch()),或者自动移除(文件被删除或者文件系统被卸载)

IN_ISDIR:引发事件的是一个目录

IN_Q_OVERFLOW:事件队列溢出(这种情况下inotify_event结构中的wd为-1)

IN_UMOUNT:包含监控对象的文件系统被卸载

inotify的资源限制可以通过/proc文件系统来修改,涉及的接口有:

/proc/sys/fs/inotify/max_queued_events:指定每个inotify实例的事件队列的最大长度,即可以缓存的事件个数

/proc/sys/fs/inotify/max_user_instances:每个用户可以创建的inotify实例的个数

/proc/sys/fs/inotify/max_user_watches:每个用户可以监控的文件的上限

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