1、inotify简介
用户态能够及时地得知内核或底层硬件设备发生了什么，从而能够更好地管理设备，给用户提供更好的服务，包括了hotplug、udev 和 inotify。Hotplug 是一种内核向用户态应用通报关于热插拔设备一些事件发生的机制，桌面系统能够利用它对设备进行有效的管理，udev 动态地维护 /dev 下的设备文件，
Inotify 是一个 Linux特性，它监控文件系统操作，比如读取、写入和创建，以及卸载等操作，还可以跟踪活动的源头和目标等细节。即文件系统变化通知机制。inotify摈弃了dnotify的信号方式，采用在文件系统的处理函数中放置hook函数的方式实现。Inotify 反应灵敏，用法非常简单，并且比 cron 任务的繁忙轮询高效得多。
2、inotify的使用
（1）原理
使用 inotify 很简单：创建一个文件描述符，附加一个或多个监视器（一个监视器 是一个路径和一组事件），然后使用 read 方法从描述符获取事件。read 并不会用光整个周期，它在事件发生之前是被阻塞的。
更好的是，因为inotify 通过传统的文件描述符工作，您可以利用传统的 select 系统调用来被动地监控监视器和许多其他输入源。两种方法 — 阻塞文件描述符和使用 select— 都避免了繁忙轮询。
（2）具体使用
a、创建inotify实例
int fd = inotify_init ();每一个 inotify 实例对应一个独立的排序的队列。文件系统的变化事件被一个称做 watches 的对象管理，每一个 watch 是一个二元组（目标，事件掩码），目标可以是文件或目录，事件掩码表示应用希望关注的 inotify 事件，每一个位对应一个 inotify 事件。Watch 对象通过 watch描述符引用，watches 通过文件或目录的路径名来添加。目录 watches 将返回在该目录下的所有文件上面发生的事件。
b、添加一个 watch
int wd = inotify_add_watch (fd, path, mask);- fd：是 inotify_init() 返回的文件描述符；
- path：是被监视的目标的路径名（即文件名或目录名）；
- mask：是事件掩码, 在头文件 linux/inotify.h 中定义了每一位代表的事件。可以使用同样的方式来修改事件掩码，即改变希望被通知的inotify 事件。
- Wd 是 watch 描述符。
c、删除一个 watch
int ret = inotify_rm_watch (fd, wd);- fd 是 inotify_init() 返回的文件描述符；
- wd 是 inotify_add_watch() 返回的 watch 描述符；
- ret 是函数的返回值。
d、文件事件
文件事件用一个 inotify_event 结构表示，它通过由 inotify_init() 返回的文件描述符使用通常文件读取函数 read 来获得
struct inotify_event {
__s32 wd; /* watch 描述符*/
__u32 mask; /* 事件掩码 */
__u32 cookie; /* cookie to synchronize two events */
__u32 len; /* name字符串的长度 */
char name[0]; /* 被监视目标的路径名 */
};注，name 为被监视目标的路径名，该结构的 name 字段为一个桩，它只是为了用户方面引用文件名，文件名是变长的，它实际紧跟在该结构的后面，文件名将被 0 填充以使下一个事件结构能够 4 字节对齐。注意，len 也把填充字节数统计在内。
c、获取事件
通过 read 调用可以一次获得多个事件，只要提供的 buf 足够大。
size_t len = read (fd, buf, BUF_LEN);buf 是一个 inotify_event 结构的数组指针，BUF_LEN 指定要读取的总长度，buf 大小至少要不小于 BUF_LEN，该调用返回的事件数取决于 BUF_LEN 以及事件中文件名的长度。Len 为实际读去的字节数，即获得的事件的总长度。
可以在函数 inotify_init() 返回的文件描述符 fd 上使用 select() 或poll(), 也可以在 fd 上使用 ioctl 命令 FIONREAD 来得到当前队列的长度。close(fd)将删除所有添加到 fd 中的 watch 并做必要的清理。
int inotify_init (void);
int inotify_add_watch (int fd, const char *path, __u32 mask);
int inotify_rm_watch (int fd, __u32 mask);
3、内核实现原理
在内核中，每一个 inotify 实例对应一个 inotify_device 结构：
struct inotify_device {
wait_queue_head_t wq; /* wait queue for i/o */
struct idr idr; /* idr mapping wd -> watch */
struct semaphore sem; /* protects this bad boy */
struct list_head events; /* list of queued events */
struct list_head watches; /* list of watches */
atomic_t count; /* reference count */
struct user_struct *user; /* user who opened this dev */
unsigned int queue_size; /* size of the queue (bytes) */
unsigned int event_count; /* number of pending events */
unsigned int max_events; /* maximum number of events */
u32 last_wd; /* the last wd allocated */
};
结构 inotify_device 在用户态调用 inotify_init（） 时创建，当关闭 inotify_init（）返回的文件描述符时将被释放。结构 inotify_watch 在用户态调用 inotify_add_watch（）时创建，在用户态调用 inotify_rm_watch（） 或 close（fd） 时被释放。
struct inotify_watch {
struct list_head d_list; /* entry in inotify_device's list */
struct list_head i_list; /* entry in inode's list */
atomic_t count; /* reference count */
struct inotify_device *dev; /* associated device */
struct inode *inode; /* associated inode */
s32 wd; /* watch descriptor */
u32 mask; /* event mask for this watch */
};
- d_list 指向所有 inotify_device 组成的列表的；
- i_list 指向所有被监视 inode 组成的列表；
- count 是引用计数；
- dev 指向该 watch 所在的 inotify 实例对应的 inotify_device 结构；
- inode 指向该 watch 要监视的 inode；wd 是分配给该 watch 的描述符；
- mask 是该 watch 的事件掩码，表示它对哪些文件系统事件感兴趣，mask有：
IN_ACCESS ： 文件的读操作
IN_ATTRIB ： 文件属性变化
IN_CLOSE_WRITE ： 文件被关闭之前被写
IN_CLOSE_NOWRITE ： 文件被关闭
IN_CREATE ： 新建文件
IN_DELETE ： 删除文件
IN_MODIFY ： 修改文件
IN_MOVE_SELF ： 被监控的文件或者目录被移动
IN_MOVED_FROM ： 文件从被监控的目录中移出
IN_MOVED_TO ： 文件从被监控的目录中移入
IN_OPEN ： 文件被打开
无论是目录还是文件，在内核中都对应一个 inode 结构，inotify 系统在 inode 结构中增加了两个字段：
#ifdef CONFIG_INOTIFY
struct list_head inotify_watches; /* watches on this inode */
struct semaphore inotify_sem; /* protects the watches list */
#endif- inotify_watches 是在被监视目标上的 watch 列表，每当用户调用 inotify_add_watch（）时，内核就为添加的 watch 创建一个 inotify_watch 结构，并把它插入到被监视目标对应的 inode 的 inotify_watches 列表。
- inotify_sem 用于同步对 inotify_watches 列表的访问。当文件系统发生第一部分提到的事件之一时，相应的文件系统代码将显示调用fsnotify_* 来把相应的事件报告给 inotify 系统，其中*号就是相应的事件名，目前实现包括：
以上提到的通知函数最后都调用 inotify_inode_queue_event（inotify_unmount_inodes直接调用 inotify_dev_queue_event ），该函数首先判断对应的inode是否被监视，这通过查看 inotify_watches 列表是否为空来实现，如果发现 inode 没有被监视，什么也不做，立刻返回，反之，遍历 inotify_watches 列表，看是否当前的文件操作事件被某个 watch 监视，如果是，调用 inotify_dev_queue_event，否则，返回。函数inotify_dev_queue_event 首先判断该事件是否是上一个事件的重复，如果是就丢弃该事件并返回，否则，它判断是否 inotify 实例即 inotify_device 的事件队列是否溢出，如果溢出，产生一个溢出事件，否则产生一个当前的文件操作事件，这些事件通过kernel_event 构建，kernel_event 将创建一个 inotify_kernel_event 结构，然后把该结构插入到对应的 inotify_device 的 events 事件列表，然后唤醒等待在inotify_device 结构中的 wq 指向的等待队列。想监视文件系统事件的用户态进程在inotify 实例（即 inotify_init（） 返回的文件描述符）上调用 read 时但没有事件时就挂在等待队列 wq 上。
4、实例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>
#include <sys/inotify.h>
using namespace std;
//从buf中取出一个事件
static void _inotify_event_handler(struct inotify_event *event)
{
printf("event->mask: 0x%08x\n", event->mask);
printf("event->name: %s\n", event->name);
}
int main(int argc, char **argv)
{
/*if (argc != 2) {
printf("Usage: %s <file/dir>\n", argv[0]);
return -1;
}*/
char * path = "/home/wengzh6/projects/Inotify/bin/x64/Debug/testFile.txt";
unsigned char buf[1024] = { 0 };
struct inotify_event *event = NULL;
int fd = inotify_init(); //初始化
// int wd = inotify_add_watch(fd, argv[1], IN_ALL_EVENTS); //监控指定文件的ALL_EVENTS。
int wd = inotify_add_watch(fd, path, IN_ALL_EVENTS); //监控指定文件的ALL_EVENTS。
for (;;) {
fd_set fds;
FD_ZERO(&fds);
FD_SET(fd, &fds);
if (select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, NULL) > 0){ //监控fd的事件。当有事件发生时，返回值>0
int len, index = 0;
while (((len = read(fd, &buf, sizeof(buf))) < 0) && (errno == EINTR)); //没有读取到事件。
while (index < len) {
event = (struct inotify_event *)(buf + index);
_inotify_event_handler(event); //获取事件。
index += sizeof(struct inotify_event) + event->len; //移动index指向下一个事件。
}
}
}
inotify_rm_watch(fd, wd); //删除对指定文件的监控。
return 0;
}编辑文件时监控到的结果如下：
参考：
https://blog.csdn.net/breakout_alex/article/details/89028868
https://www.sohu.com/a/244164762_467784