监听风云1 - inotify 介绍

不知道大家用过 Dropbox 没有，这是国外一款非常好用云盘，你只需要在 Dropbox 中设置好要同步的目录，每当此目录中的文件发生变动时，Dropbox 就会自动把文件同步到云端。

那么，Dorpbox 是怎么知道目录的文件发生了改变呢？答案是，通过 inotfiy 这个系统功能来实现的。

我们主要分为两篇文章来介绍 inotify 这个功能：本篇首先介绍 inotify 的使用方式，而下篇主要介绍 inotify 的实现原理。

inotify 接口们

其实 inotify 的接口比较少，只有3个：inotify_init、inotify_add_watch 和 inotify_rm_watch。下面我们介绍一下这三个接口的作用和原型。

1. inotify_init

inotify_init 函数用于创建一个 inotify 的句柄，可以认为此句柄就是 inotify 的对象。其原型如下：

int inotify_init(void);

2. inotify_add_watch

创建好 inotify 句柄后，就可以通过调用 inotify_add_watch 函数添加要进行监听的文件或者目录。其原型如下：

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

inotify_add_watch 调用成功后，会返回被监听文件或目录的描述符。下面介绍一下各个参数的意义：

• fd：就是通过 inotify_init 函数创建的 inotify 句柄。
• path：要监听的文件或目录的路径。
• mask：要监听的事件，其事件类型如下：

类型	描述
IN_ACCESS	文件被访问
IN_ATTRIB	文件元数据改变
IN_CLOSE_WRITE	关闭为了写入而打开的文件
IN_CLOSE_NOWRITE	关闭只读方式打开的文件
IN_CREATE	在监听目录内创建了文件/目录
IN_DELETE	在监听目录内删除文件/目录
IN_DELETE_SELF	监听目录/文件本身被删除。
IN_MODIFY	文件被修改
IN_MOVE_SELF	受监控目录/文件本身被移动
IN_MOVED	文件被移
IN_OPEN	文件被打开
IN_ALL_EVENTS	以上所有输出事件的统称

3. inotify_rm_watch

inotify_rm_watch 函数用于删除被监听的文件或目录，其原型如下：

int inotify_rm_watch(int fd, uint32_t wd);

下面介绍一下各个参数的意义：

• fd：调用 inotify_init 函数返回的 inotify 句柄。
• wd：由 inotify_add_watch 函数的返回被监听文件或目录的描述符。

读取变动事件

介绍完 inotify 的接口后，现在通过一个简单的例子来展示怎么使用 inotify。在编写 inotify 的实例前，先介绍一下怎么获取被监听文件或目录的变动事件。inotify 并没有提供特定的接口来获取被监听的文件或目录的变动事件，而是通过通用的 read 函数来读取，我们来看看 read 函数的原型：

int read(int fd, void *events, size_t len);

下面说说各个参数的意义：

• fd：由 inotify_init 创建的 inotify 句柄。
• events：存放变动事件的缓冲区。
• len：缓冲区的大小。

events 参数用于存放被监听文件或目录的变动事件，一般指定为 inotify_event 结构的数组，inotify_event 结构的定义如下：

struct inotify_event {
   int         wd;      // 被监控文件或目录的描述符(由inotify_add_watch)
   uint32_t    mask;    // 变动的事件
   uint32_t    cookie;  // 比较少使用，可以忽略
   uint32_t    len;     // name的长度
   char        name[];  // 用于存放发生变动的文件或目录名称
};

使用实例

现在我们可以使用 inotify 来编写实例了，这个实例主要介绍怎么使用 inotify 监听一个文件或者目录，并且打印其变动事件。

实现代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/inotify.h>  // 引入 inotify 的头文件

/*
* 用于打印发生的事件
*/
void display_event(const char *base, struct inotify_event *event)
{
   char *operate;
   int mask = event->mask;

   if (mask & IN_ACCESS)        operate = "ACCESS";
   if (mask & IN_ATTRIB)        operate = "ATTRIB";
   if (mask & IN_CLOSE_WRITE)   operate = "CLOSE_WRITE";
   if (mask & IN_CLOSE_NOWRITE) operate = "CLOSE_NOWRITE";
   if (mask & IN_CREATE)        operate = "CREATE";
   if (mask & IN_DELETE_SELF)   operate = "DELETE_SELF";
   if (mask & IN_MODIFY)        operate = "MODIFY";
   if (mask & IN_MOVE_SELF)     operate = "MOVE_SELF";
   if (mask & IN_MOVED_FROM)    operate = "MOVED_FROM";
   if (mask & IN_MOVED_TO)      operate = "MOVED_TO";
   if (mask & IN_OPEN)          operate = "OPEN";
   if (mask & IN_IGNORED)       operate = "IGNORED";
   if (mask & IN_DELETE)        operate = "DELETE";
   if (mask & IN_UNMOUNT)       operate = "UNMOUNT";

   printf("%s/%s: %s\n", base, event->name, operate);
}

#define EVENTS_BUF_SIZE 4096

int main(int argc, char const *argv[])
{
   int fd;
   int nbytes, offset;
   char events[EVENTS_BUF_SIZE];
   struct inotify_event *event;

   fd = inotify_init(); // 创建 inotify 句柄
   if (fd < 0) {
       printf("Failed to initalize inotify\n");
       return -1;
  }

   // 从命令行参数获取要监听的文件或目录路径
   // 添加要监听的文件或者目录, 监听所有事件
   if (inotify_add_watch(fd, argv[1], IN_ALL_EVENTS) == -1) {
       printf("Failed to add file or directory watch\n");
       return -1;
  }

   for (;;) {
       memset(events, 0, sizeof(events));

       // 读取发生的事件
       nbytes = read(fd, events, sizeof(events));
       if (nbytes <= 0) {
           printf("Failed to read events\n");
           continue;
      }

       // 开始打印发生的事件
       for (offset = 0; offset < nbytes; ) {
           event = (struct inotify_event *)&events[offset]; // 获取变动事件的指针

           display_event(argv[1], event);

           offset += sizeof(struct inotify_event) + event->len; // 获取下一个变动事件的偏移量
      }
  }

   return 0;
}

上面的实例逻辑比较简单，主要步骤如下：

• 调用 inotify_init 函数创建一个 inotify 句柄。
• 从命令行中获取要监听的文件或目录路径，并且通过 inotify_add_watch 函数把其添加到 inotify 中进行监听。
• 在一个无限循环中，通过 read 函数读取被监听的文件或目录的变动事件，并且通过调用 display_event 函数打印事件。

上面实例比较难懂的就是从 events 参数中获取变动事件的指针，我们可以通过下面这幅图来理清获取变动事件指针的逻辑：

通过上图，就比较容易理解怎么从 events 缓冲区中获取到变动事件的指针了。

最后，来看看我们编写的实例的效果动画：

总结

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本文主要介绍 inotify 的使用，在下一篇文章中，我们将会介绍 inotify 的原理和实现，敬请期待（当然对 inotify 的实现没兴趣的就不用期待了...）。