go 的 fsnotify 的使用

使用方法很简单：

　　1，先用fsnotify 创建一个监听器；

　　2，然后放到一个单独的goroutine 监听事件即可，通过channel的方式传递；

package main

import (
    "log"
    "github.com/fsnotify/fsnotify"
)

func main() {
    // 创建文件/目录监听器
    watcher, err := fsnotify.NewWatcher()
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer watcher.Close()
    done := make(chan bool)
    go func() {
        for {
            select {
            case event, ok := <-watcher.Events:
                if !ok {
                    return
                }
                // 打印监听事件
                log.Println("event:", event)
            case _, ok := <-watcher.Errors:
                if !ok {
                    return
                }
            }
        }
    }()
    // 监听当前目录
    err = watcher.Add("./")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    <-done
}

我们测试一下（有惊喜哦）。先把上述程序编译，然后跑起来：

root@ubuntu:~/code/gopher/src/notify# ./notify

再打开一个终端，准备进行你的操作：

先 touch 一个新文件 hello.txt

touch hello.txt

　　使用 vim 打开这个文件，写入一行数据，然后关闭退出：

vim hello.txt

root@ubuntu:~/code/gopher/src/notify# ./notify 
# 触发事件：创建的时候
2021/08/20 17:02:52 event: "./hello.txt": CREATE
2021/08/20 17:02:52 event: "./hello.txt": CHMOD
# 触发事件：vim 打开初始化的时候（创建 swp 文件）
2021/08/20 17:17:08 event: "./.hello.txt.swp": CREATE
2021/08/20 17:17:08 event: "./.hello.txt.swx": REMOVE
2021/08/20 17:17:08 event: "./.hello.txt.swp": REMOVE
2021/08/20 17:17:08 event: "./.hello.txt.swp": CREATE
2021/08/20 17:17:08 event: "./.hello.txt.swp": WRITE
2021/08/20 17:17:08 event: "./.hello.txt.swp": CHMOD
# 触发事件：:w 写入保存的时候
2021/08/20 17:17:53 event: "./4913": REMOVE
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt": RENAME
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt~": CREATE
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt": CREATE
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt": WRITE
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt": CHMOD
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt": CHMOD
2021/08/20 17:17:53 event: "./hello.txt~": REMOVE
# 触发事件：:q 的退出时候
2021/08/20 17:17:57 event: "./.hello.txt.swp": WRITE
2021/08/20 17:18:11 event: "./.hello.txt.swp": REMOVE

看到了 ~ 镜像文件，还看到了 swp 文件，竟然还看到了一个 4913 的文件（这个文件也是个临时文件，感兴趣的可以了解一下）；

太神奇了，这样你就有一个新的手段监控你的文件发生的任何事情了。这是什么原理呢？

深层原理

fsnotify 本质上就是对系统能力的一个浅层封装，主要封装了操作系统提供的两个机制：

1，inotify 机制

2，epoll 机制

旁白：真的是何处多有epoll呀，如果还有对epoll不明白的赶紧复习下linux fd系列。

环境声明：

1，inotify机制

　　什么是inotify机制?

　　这是一个内核用于通知用户空间程序文件系统变化的机制。

　　划重点：其实inotify机制的诞生源于一个通用的需求，由于IO/硬件管理都在内核，但用户是有获悉内核时间的强烈需求，比如磁盘的热插拔，文件的增删改。这里就诞生了三个异曲同工的机制：hoplug 机制，udev管理机制，inotify机制。

inotify 的三个接口

操作系统提供了三个接口来支撑，非常简洁：

// fs/notify/inotify/inotify_user.c

// 创建 notify fd
inotify_init1

// 添加监控路径
inotify_add_watch

// 删除一个监控
inotify_rm_watch

用法非常简单，分别对应 inotify fd 的创建，监控的添加和删除。

inotify 怎么实现监控的？

inotify 支持监听的事件非常多，除了增删改，还有访问，移动，打开，关闭，设备卸载等等事件。

内核要上报这些文件 api 事件必然要采集这些事件。在哪一个内核层次采集的呢？

统调用 -> vfs -> 具体文件系统（ ext4 ）-> 块层 -> scsi 层

**答案是：vfs 层。**其实这个很容易理解，这是必然的，因为这是所有“文件”操作的入口。

以 vfs 的 read/write 为例，我们看一下：

ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
    // ...
    ret = __vfs_read(file, buf, count, pos);
    if (ret > 0) {
        // 事件采集点：访问事件
        fsnotify_access(file);
    }

}

ssize_t vfs_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
    // ...
    ret = __vfs_write(file, buf, count, pos);
    if (ret > 0) {
        // 事件采集点：修改事件
        fsnotify_modify(file);
    }
}

fsnotify_access 和 fsnotify_modify 就是 inotify 机制的一员。有一系列 fsnotify_xxx 的函数，定义在 include/linux/fsnotify.h ，这函数里面全都调用到 fsnotify 这个函数。、

static inline void fsnotify_modify(struct file *file)
{
    // 获取到 inode

    if (!(file->f_mode & FMODE_NONOTIFY)) {
        fsnotify_parent(path, NULL, mask);
        // 采集事件，通知到指定结构
        fsnotify(inode, mask, path, FSNOTIFY_EVENT_PATH, NULL, 0);
    }
}

来看一下 fsnotify 的函数实现，我们简单的梳一下调用栈：

fsnotify
    -> send_to_group
        -> inotify_handle_event
            -> fsnotify_add_event
                -> wake_up （唤醒等待队列，也就是 epoll）

再看一眼具体的实现（其实非常简单，就是一个事件通知）：

// 把事件通知到相应的 group 上；
int fsnotify(struct inode *to_tell, __u32 mask, const void *data, int data_is, const unsigned char *file_name, u32 cookie)
{
        // ...
        // 把事件通知给正在监听的 fsnotify_group
        while (fsnotify_iter_select_report_types(&iter_info)) {
                ret = send_to_group(to_tell, mask, data, data_is, cookie, file_name, &iter_info);
                if (ret && (mask & ALL_FSNOTIFY_PERM_EVENTS))
                        goto out;
                fsnotify_iter_next(&iter_info);
        }
out:
        return ret;
}

static int send_to_group(struct inode *to_tell, __u32 mask, const void *data, int data_is, u32 cookie, const unsigned char *file_name, struct fsnotify_iter_info *iter_info)
{
    // 通知相应的 group ，有事来了！
    return group->ops->handle_event(group, to_tell, mask, data, data_is, file_name, cookie, iter_info);
}

// group->ops->handle_event 被赋值为 inotify_handle_event

int inotify_handle_event(struct fsnotify_group *group, struct inode *inode, u32 mask, const void *data, int data_type, const unsigned char *file_name, u32 cookie, struct fsnotify_iter_info *iter_info)
{
    // 唤醒事件，通知相应的 group
    ret = fsnotify_add_event(group, fsn_event, inotify_merge);
}


// 添加事件到 group 
int fsnotify_add_event(struct fsnotify_group *group, struct fsnotify_event *event, int (*merge)(struct list_head *, struct fsnotify_event *))
{
    // 唤醒这个等待队列
    wake_up(&group->notification_waitq);
}

这里面的逻辑非常简单：把这次的事件通知给关注的 fsnotify_group 结构体，换句话说，就是把事件通知给 inotify fd。

这个就有意思了，inotify fd 句柄创建的时候，file->private_data 上就绑定了一个 fsnotify_group ，这就对上了。这样的话，针对文件的所有操作，都能有一份事件发送到 fsnotify_group 上，inotify fd 就有可读事件了。

inotify 也有支持 epoll 机制

在前面我们也提到了，Go 的 fsnotify 主要使用了两个系统机制 inotify 机制和 epoll 机制。fsnotify 把 inotify fd 放到 epoll 池里面管理。

换句话说，inotify fd 支持 epoll 机制。划重点：有最明显的两个特征：

inotify fd 的 inotify_fops 实现了 .poll 接口；
inotify fd 相关的某个结构体一定有个 wait 队列的表头；

这个结构体是啥？

其实跟 timerfd 类似（读者有不熟悉的，可以去复习下哦），笔者直接揭秘啦，这个结构体就是 fsnotify_group 。被存放在 inotify fd 对应的 file->private_data 字段。这个 wait 队列表头就是 group->notification_waitq 。

来看一眼结构体的简要关系：