【实战技巧】使用inotify实现实时文件监控
开篇
之前阅读《Linux系统编程》时，留意到了一个Linux原生接口inotify。它能够监控文件的移动、读取、写入和删除等操作。今天利用空闲时间，简单研究了一下如何使用这个接口，并在这里记录下来，方便将来需要查询和参考。
概述
inotify 是 Linux 内核提供的一种文件系统事件监控机制，允许用户空间程序监视文件或目录的各种操作。
通过注册监听事件，程序可以实时捕获文件的创建、删除、移动和修改等操作，无需轮询，极大地提高了效率和实时性。inotify 提供了一种高效的方式来构建实时文件同步、监控日志变更和自动化任务等应用，是现代 Linux 系统编程中不可或缺的一部分。
基础接口
- int inotify_init(void) / int inotify_init1(int flags)
| 原型 | int inotify_init(void) |
|---|---|
| 功能 | 初始化一个新的 inotify 实例，并返回一个新的文件描述符，用于后续的操作。 |
| 参数 | flags: IN_CLOEXEC： 在执行 execve() 后关闭文件描述符（FD_CLOEXEC）。 IN_NONBLOCK：在新的文件描述符上设置 O_NONBLOCK 文件状态标志。使用这个标志可以避免额外调用 fcntl(2) 来达到同样的效果。 |
| 返回值 | 成功：返回一个新的文件描述符，用于标识 inotify 实例。 失败：返回 -1，并设置 errno 来指示错误类型。 |
- int inotify_add_watch(int fd, const char *pathname, uint32_t mask)
| 原型 | int inotify_add_watch(int fd, const char *pathname, uint32_t mask) |
|---|---|
| 功能 | 向指定的 inotify 实例中添加一个新的文件或目录的监视，并指定要监视的事件类型。 |
| 参数 | fd：inotify_init 返回的文件描述符，标识要添加监视的 inotify 实例。 pathname：要监视的文件或目录的路径名。mask：要监视的事件类型的位掩码，可以是以下之一或多个值的按位或组合：IN_ACCESS：文件被访问。 IN_MODIFY：文件被修改。 IN_ATTRIB：文件属性被修改。 IN_CLOSE_WRITE：可写文件被关闭。 IN_CLOSE_NOWRITE：不可写文件被关闭等。 |
| 返回值 | 成功：返回一个新的监视描述符，用于标识此次监视。 失败：返回 -1，并设置 errno 来指示错误类型。 |
- int inotify_rm_watch(int fd, int wd)
| 原型 | int inotify_rm_watch(int fd, int wd) |
|---|---|
| 功能 | 从 inotify 实例中移除先前添加的监视。 |
| 参数 | fd：inotify_init 返回的文件描述符，标识要移除监视的 inotify 实例。wd：要移除的监视描述符，即调用 inotify_add_watch 返回的监视描述符。 |
| 返回值 | 成功：返回 0。 失败：返回 -1，并设置 errno 来指示错误类型。 |
源码示例
- 需求： 实现监听指定路径下文件的修改事件，在事件发生时实时打印。
- 实现：
inotify接口使用起来比较简单，大致分为三个步骤：
①inotify初始化
② 增加监视对象以及监听类型
③ 等待事件触发，可以结合I/O复用。
整理流程比较简单，这里简单列举一下事件触发响应和测试流程示例：
事件触发响应流程
简单展示inotify阻塞模式的使用示例，阻塞等待事件触发，并及时处理。int InotifyManager::WaitForEvents() { const int bufferSize = 1024; // 根据实际需求调整缓冲区大小 char buffer[bufferSize]; ssize_t numRead = read(inotifyFd, buffer, bufferSize); if (numRead == -1) { if (errno != EAGAIN) { std::cerr << "Error reading from inotify: " << strerror(errno) << std::endl; return -1; } return 0; } // 处理所有事件 int offset = 0; while (offset < numRead) { struct inotify_event* event = reinterpret_cast<struct inotify_event*>(&buffer[offset]); if (event->len > 0) { std::cout << "Inotify event: " << event->name; if (event->mask & IN_CREATE) std::cout << " created"; if (event->mask & IN_DELETE) std::cout << " deleted"; std::cout << std::endl; } offset += sizeof(struct inotify_event) + event->len; } return 0; }测试代码
循环等待inotify事件，由于是阻塞模式，不会导致空转。int main() { InotifyManager inotifyManager; // 监听当前目录下的文件创建和删除事件 inotifyManager.AddWatch(".", IN_CREATE | IN_DELETE); while (true) { // 等待并处理事件 inotifyManager.WaitForEvents(); } return 0; }
效果验证
- 验证流程:
① 左边窗口执行监听程序。
② 右边窗口先后执行创建和删除hello文件。 - 验证效果：
监听程序能够及时打印出对应创建和删除事件。
总结
- 从使用流程来看，
inotify用起来比较简单，只需要初始化、添加事件和读取事件即可。 inotify句柄也可以通过 I/O 多路复用（如 epoll/select/poll）进行监听，实现事件的及时响应。inotify使用场景也比较多，例如界面实时刷新显示文件；监听配置文件变更动态加载配置；作为调试手段，模拟外部事件触发内部响应以及记录一些敏感文件的修改记录等等。- 了解这种原生接口，以后如果有需求，能够让实现多一种方式，同时减少开发中的复杂性和时间成本，或许也能够少走一些“弯路”。
