系统监控工具----Inotify-Tools

       Inotify，它是在内核 2.6.13 版本中引入的一个新功能，它为用户态监视文件系统的变化提供了强大的支持，允许监控程序打开一个独立文件描述符，并针对事件集监控一个或者多个文件，例如打开、关闭、移动/重命名、删除、创建或者改变属性。

       在inotify 的前身是 dnotify。由于 dnotify 的局限性太大，加之用户始终都希望用到更好的产品。因此，inotify 顺理成章的取代了 dnotify。

inotify 取代 dnotify 的原因有哪些呢？

1、Inotify 使用一个独立的文件描述符，而 dnotify 需要为每个受监控的目录打开一个文件描述符。当你同时监控多个目录时，就会消耗大量的资源，因此成本会非常高，而且还会遇到每个进程文件描述符数量的限制。

2、Inotify 所使用的文件描述符可以通过系统调用获得，并且没有相关设备或者文件。而 dnotify 在使用时，文件描述符会锁定目录，导致设备无法卸载，这是可移动媒体的一个典型问题。在使用 inotify 时，如果正在监控被卸载的文件系统上的文件，那么 watch 会被自动移除，并且您会接收到一个 umount 事件。

3、dnotify 的设计过于复杂。inotify 能够监视文件或者目录，而使用 dnotify时，监控粒度只停留于目录级别。为了使 dnotify 能够进行更细粒度的监控，应用程序编程人员必须为每个受监控的目录保留一个 stat 结构的缓存。该用户空间的 stat 结构缓存需要用来明确确定当接收到通知信号时，目录发生了什么变化。当获得通知信号时，生成 stat 结构列表并与最新的状态相比较。很明显，这种技术是不太理想的。

4、inotify 使用文件描述符作为基本接口，允许应用程序开发者使用 select 和 poll来监控设备，并且允许高效的多路 I/O 和与 Glib 的mainloop 的集成。相反，dnotify 所使用的 SIGIO 常常使程序员头疼并且感觉不太优雅。在 2.6.25 内核中 inotify 还添加了 Signal-drive I.O 通知功能。

       由于 inotify 是内核中的功能，因此为了让用户态更方便的去使用到它，它通过提供一个更优雅的 API 来解决了这些问题。该 API 使用最少的文件描述符，并确保更细粒度的监控，与 inotify 的通信是通过设备节点提供的。

   

下面，列举 inotify 中可用的函数：

inotify_init    # 用于创建一个 inotify 实例的系统调用，并返回一个指向该实例的文件描述符
inotify_init1与 # inotify_init 相似，并带有附加标志。如果这些附加标志没有指定，将采用与 inotify_init 相同的值
inotify_add_watch # 增加对文件或者目录的监控，并指定需要监控哪些事件。标志用于控制是否将事件添加到已有的监控中，是否只有路径代表一个目录才进行监控，是否要追踪符号链接，是否进行一次性监控，当首次事件出现后就停止监控
inotify_rm_watch # 从监控列表中移出监控项目
read # 读取包含一个或者多个事件信息的缓存
close # 关闭文件描述符，并且移除所有在该描述符上的所有监控。当关于某实例的所有文件描述符都关闭时，资源和下层对象都将释放，以供内核再次使用

因此，一个典型的监控程序需要进行如下操作：

1 使用 inotify_init 打开一个文件描述符
2 添加一个或者多个监控
3 等待事件
4 处理事件，然后返回并等待更多事件
5 当监控不再活动时，或者接到某个信号之后，关闭文件描述符，清空，然后退出。

 

可监控的事件

作为文件系统事件监控机制，到底有哪些事件能够被监控呢?

下面为大家列举，inotify所能监控的事件标志如下：

IN_ACCESS   被监控项目或者被监控目录中的条目被访问过。例如，一个打开的文件被读取。
IN_MODIFY   被监控项目或者被监控目录中的条目被修改过。例如，一个打开的文件被修改。
IN_ATTRIB     被监控项目或者被监控目录中条目的元数据被修改过。例如，时间戳或者许可被修改。
IN_CLOSE_WRITE        一个打开的，等待写入的文件或目录被关闭。
IN_CLOSE_NOWRITE  一个以只读方式打开的文件或目录被关闭。
IN_CLOSE    一个掩码，可以很便捷地对前面提到的两个关闭事件（IN_CLOSE_WRITE | IN_CLOSE_NOWRITE）进行逻辑操作。
IN_OPEN    文件或目录被打开。
IN_MOVED_FROM     被监控项目或者被监控目录中的条目被移出监控区域。该事件还包含一个 cookie 来实现 IN_MOVED_FROM 与 IN_MOVED_TO 的关联。
IN_MOVED_TO          文件或目录被移入监控区域。该事件包含一个针对 IN_MOVED_FROM 的 cookie。如果文件或目录只是被重命名，将能看到这两个事件，如果它只是被移入或移出非监控区域，将只能看到一个事件。如果移动或重命名一个被监控项目，监控将继续进行。参见下面的 IN_MOVE-SELF。
IN_MOVE    可以很便捷地对前面提到的两个移动事件（IN_MOVED_FROM | IN_MOVED_TO）进行逻辑操作的掩码。
IN_CREATE 在被监控目录中创建了子目录或文件。
IN_DELETE  被监控目录中有子目录或文件被删除。
IN_DELETE_SELF  被监控项目本身被删除。监控终止，并且将收到一个 IN_IGNORED 事件。
IN_MOVE_SELF    监控项目本身被移动。

      除了事件标志以外，还可以在 inotify 头文件（/usr/include/sys/inotify.h）中找到其他几个标志。

      例如，如果只想监控第一个事件，可以在增加监控时，设置 IN_ONESHOT 标志。

 

 inotify-tools详解

      上面，简单介绍了 inotify 原理相关的东西。其中，我提到了 inotify 提供了面向用户态的 API 。那么 inotify 在用户态的表现形式是什么呢？

      这就需要用到一个工具inotify-tools 。

      inotify-tools 是为linux下inotify文件监控工具提供的一套c的开发接口库函数，同时还提供了一系列的命令行工具，这些工具可以用来监控文件系统的事件。 inotify-tools是用c编写的，除了要求内核支持 inotify 外，不依赖于其他。

 

下面来看如何安装inotify-tools！

环境
CentOS6.5 x86_64位 采用最小化安装，系统经过了基本优化
selinux为关闭状态，iptables为无限制模式
源码包存放位置：/root

1、查看服务器内核是否支持inotify

安装inotify 的第一步是确定你使用的 Linux 内核是否支持它

[root@rsync-client ~]# uname -r
2.6.32-431.el6.x86_64
[root@rsync-client ~]# ll /proc/sys/fs/inotify/*
-rw-r--r-- 1 root root 0 Jun  4 15:30 /proc/sys/fs/inotify/max_queued_events
-rw-r--r-- 1 root root 0 Jun  4 15:30 /proc/sys/fs/inotify/max_user_instances
-rw-r--r-- 1 root root 0 Jun  4 15:30 /proc/sys/fs/inotify/max_user_watches

 inotify 的默认内核参数详解

/proc/sys/fs/inotify/max_queued_events
    默认值: 16384
    该文件中的值为调用inotify_init时分配给inotify instance中可排队的event的数目的最大值，超出这个值得事件被丢弃，但会触发IN_Q_OVERFLOW事件
/proc/sys/fs/inotify/max_user_instances
    默认值: 128
    指定了每一个real user ID可创建的inotify instatnces的数量上限
/proc/sys/fs/inotify/max_user_watches
    默认值: 8192
    指定了每个inotify instance相关联的watches的上限，也就是每一个inotify实例可监控的最大目录数。如果监控的文件数目巨大，需要根据实际情况适当增加此值得大小。

注意: 
    max_queued_events 是 Inotify 管理的队列的最大长度，文件系统变化越频繁，这个值就应该越大！如果你在日志中看到Event Queue Overflow，说明max_queued_events太小需要调整参数后再次使用

调整范例：

[root@rsync-client ~]# 
echo 10000000 > /proc/sys/fs/inotify/max_user_watches

2、安装inotify-tools

[root@rsync-client ~]# yum install make  gcc gcc-c++
[root@rsync-client ~]# wget http://nchc.dl.sourceforge.net/project/inotify-tools/inotify-tools/3.13/inotify-tools-3.13.tar.gz
[root@rsync-client ~]# tar xzf inotify-tools-3.13.tar.gz
[root@rsync-client ~]# cd inotify-tools-3.13
[root@rsync-client inotify-tools-3.13]# ./configure
[root@rsync-client inotify-tools-3.13]# make && make install

OK！这样就安装完成了！

在编译安装 inotify-tools 成功之后，默认情况会在 /usr/local/bin 目录下生成两个二进制文件：

[root@rsync-client ~]# ll /usr/local/bin/inotify*
-rwxr-xr-x. 1 root root 38582 Jun  3 22:23 /usr/local/bin/inotifywait
-rwxr-xr-x. 1 root root 40353 Jun  3 22:23 /usr/local/bin/inotifywatch

其中

      inotifywait 仅执行阻塞，等待 inotify 事件，你可以使用它来监控任何一组文件和目录，或监控整个目录树（目录、子目录、子目录的子目录等等），并且可以结合 shell 脚本，更好的使用 inotifywait。
      inotifywatch 用来收集关于被监视的文件系统的统计数据，包括每个 inotify 事件发生多少次。

 inotifywait和inotifywatch学习

下面，我来带大家一起来学习下这2个命令的用法！

inotifywait

语法：
       

inotifywait [-hcmrq] [-e ] [-t ] [--format ] [--timefmt ] [ ... ]

选项参数：

-h,�help    # 输出帮助信息
@     # 排除不需要监视的文件，可以是相对路径，也可以是绝对路径
�fromfile   # 从文件读取需要监视的文件或排除的文件，一个文件一行，排除的文件以@开头
-m,�monitor # 接收到一个事情而不退出，无限期地执行。默认行为是接收到一个事情后立即退出
-d,�daemon  # 跟�monitor一样，除了是在后台运行，需要指定 �outfile把事情输出到一个文件。也意味着使用了�syslog
-o,�outfile # 输出事情到一个文件而不是标准输出。
-s,�syslog  # 输出错误信息到系统日志
-r,�recursive # 监视一个目录下的所有子目录。
-q,�quiet   # 指定一次，不会输出详细信息，指定二次，除了致命错误，不会输出任何信息。
�exclude    # 正则匹配需要排除的文件，大小写敏感。
�excludei   # 正则匹配需要排除的文件，忽略大小写。
-t，�timeout# 设置超时时间，如果为0，则无限期地执行下去。
-e,�event   # 指定监视的事件。
-c,�csv     # 输出csv格式。
�timefmt    # 指定时间格式，用于�format选项中的%T格式。
�format     # 指定输出格式。
   %w 表示发生事件的目录
   %f 表示发生事件的文件
   %e 表示发生的事件
   %Xe 事件以“X”分隔
   %T 使用由�timefmt定义的时间格式

 

下面是一些可监听事件，针对-e选项使用：

access	文件读取
modify	文件更改。
attrib	文件属性更改，如权限，时间戳等。
close_write	以可写模式打开的文件被关闭，不代表此文件一定已经写入数据。
close_nowrite	以只读模式打开的文件被关闭。
close	文件被关闭，不管它是如何打开的。
open	文件打开。
moved_to	一个文件或目录移动到监听的目录，即使是在同一目录内移动，此事件也触发。
moved_from	一个文件或目录移出监听的目录，即使是在同一目录内移动，此事件也触发。
move	包括moved_to和 moved_from
move_self	文件或目录被移除，之后不再监听此文件或目录。
create	文件或目录创建
delete	文件或目录删除
delete_self	文件或目录移除，之后不再监听此文件或目录
unmount	文件系统取消挂载，之后不再监听此文件系统。

 

这里呢，我准备了一些范例来帮助大家理解 inotifywait 命令的使用。

1、实时监控/etc目录的所有事件（包括文件的访问，写入，修改，删除等）

[root@rsync-client ~]# inotifywait -rm /etc
Setting up watches.  Beware: since -r was given, this may take a while!
Watches established.
/etc/ OPEN ld.so.cache
/etc/ CLOSE_NOWRITE,CLOSE ld.so.cache
/etc/ CREATE test
/etc/ OPEN test
/etc/ ATTRIB test
/etc/ CLOSE_WRITE,CLOSE test

此时，我在另外一个新打开的终端，touch /etc/test，这边就会产生相应的事件信息了。

2、实时监控/home目录的文件或目录创建，修改和删除相关事件

[root@rsync-client ~]# inotifywait -mrq -e create,modify,delete /home
/home/ CREATE,ISDIR test2
/home/test2/ CREATE .bash_profile
/home/test2/ MODIFY .bash_profile
/home/test2/ CREATE .bash_logout
/home/test2/ MODIFY .bash_logout
/home/test2/ CREATE .bashrc
/home/test2/ MODIFY .bashrc

此时，我在新打开的终端上，使用useradd创建一个用户，这边就会产生相应的事件信息了！

3、实时监控/etc/passwd的文件修改，删除和权限相关事件，并且要求指定输出格式为27/06/14 16:12 /etc/passwd ATTRIB。

[root@rsync-client ~]# inotifywait -mrq --timefmt '%d/%m/%y %H:%M' --format  '%T %w%f %e' --event modify,delete,attrib  /etc/passwd
27/06/14 16:39 /etc/passwd ATTRIB
27/06/14 16:39 /etc/passwd IGNORED

此时，我在新打开的终端上，使用 useradd 创建一个新用户，这边就会产生相应的事件信息了！

 

4、写一个脚本实现对 /data/web 目录进行监控，监控文件删除，修改，创建和权限相关事件，并且要求将监控信息写入/var/log/web_watch.log。要求日志条目要清晰明了，能突显文件路径、事件名和时间。

[root@rsync-client ~]# cat web_watch.sh
#!/bin/bash
inotifywait -mrq --timefmt '%y/%m/%d %H:%M' --format  '%T %w%f %e' --event delete,modify,create,attrib  /data/web | while read  date time file event
  do
      case $event in
          MODIFY|CREATE|MOVE|MODIFY,ISDIR|CREATE,ISDIR|MODIFY,ISDIR)
                  echo $event'-'$file'-'$date'-'$time >> /var/log/web_watch.log
              ;;
  
          MOVED_FROM|MOVED_FROM,ISDIR|DELETE|DELETE,ISDIR)
                  echo $event'-'$file'-'$date'-'$time /var/log/web_watch.log
              ;;
      esac
  done
[root@rsync-client ~]# cat /var/log/web_watch.log 
CREATE-/data/web/a-14/06/27-16:21
CREATE-/data/web/aa-14/06/27-16:21
CREATE-/data/web/aaaa-14/06/27-16:24
CREATE-/data/web/aaaaa-14/06/27-16:24

此时，我在新打开的终端上，使用 touch 在/data/web目录下创建a，aa，aaa，aaaa这四个文件。然后查看/var/log/web_watch.log 文件，即可发现已经产生相应的事件信息，并且按照指定格式进行存放！

 

inotifywatch

语法：

inotifywatch [-hvzrqf] [-e ] [-t ] [-a ] [-d ] [ ... ]

参数：

-h，�help    # 输出帮助信息
-v，�verbose # 输出详细信息
@             # 排除不需要监视的文件，可以是相对路径，也可以是绝对路径。
�fromfile    # 从文件读取需要监视的文件或排除的文件，一个文件一行，排除的文件以@开头。
-z，�zero    # 输出表格的行和列，即使元素为空
�exclude     # 正则匹配需要排除的文件，大小写敏感。
�excludei    # 正则匹配需要排除的文件，忽略大小写。
-r，�recursive  # 监视一个目录下的所有子目录。
-t，�timeout    # 设置超时时间
-e，�event      # 只监听指定的事件。
-a，�ascending  # 以指定事件升序排列。
-d，�descending # 以指定事件降序排列

 OK，继续拿一个范例来帮助大家理解！

1、统计/home目录所在文件系统发生的事件次数

[root@rsync-client ~]# inotifywatch -v -e create -e modify -e delete -t 30 -r /home
Establishing watches...
Setting up watch(es) on /home
OK, /home is now being watched.
Total of 3 watches.
Finished establishing watches, now collecting statistics.
Will listen for events for 60 seconds.
total  modify  create  delete  filename
8           3            4          1       /home/

监控的时候，我在新打开的终端上，创建了4个文件，修改了3个文件内容，删除了一个文件。等监控的30秒时间到了之后，他就会显示出上面的事件次数报告！

OK，以上就是 inotify 和 inotify -tools 的相关介绍和使用方法，希望对51博友有所帮助！

下一篇，我会将 rsync 和 inotify-tools 做结合，实现实时的远程备份同步功能。

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