本文中要介绍一个所谓的"Linux 文件系统的守护神"，这是指一个能实时地观察 Linux 文件系统的变化情况的程序模块。能够实时的观察文件系统的变化情况，并做出及时的适当的反应，这对于应用 Linux 做桌面计算机系统来说，是十分的有趣，也是十分的重要的。本文还要介绍 Linux 文件系统的异步 I/O 的扩展。同样，这对于 Linux 系统的桌面应用也是关键的。
1、Linux 文件系统的守护神
传统的 Linux 文件系统呈现给用户程序的界面，确实是十分的干净利落。用户程序可以打开一个文件，向文件中线性的写入数据，从文件的某一位置开始，线性的读出数据，关闭一个文件，删除一个文件，创建一个文件，等等。请看，只有这么若干个简洁的操作原语，可是却能提供这么多丰富的应用。但是，我们注意到，用于访问 Linux 的文件系统的这些操作原语，并没有提供非常复杂的加锁解锁的功能。这是一件很奇妙的事情，如果来自不同的用户程序的请求发生了冲突怎么办呢？
如果我们需要用户程序能够实时地了解文件系统上某一个目录的变化情况，从实时这个角度出发，显然，我们需要有一个中断机制。我们都知道，硬件中断能够实时地把系统某一个部件的情况反映给中央处理器，同样的，要想把位于系统内核中的文件系统的情况实时地反映给用户程序，我们也需要一个由操作系统内核到达用户进程的软件中断机制。熟悉 Linux 系统编程的读者朋友们立即就会想到，这个中断机制在 Linux 系统中早已就有了，这就是信号传递 signal。
找到了信号传递这样一个中断用户进程的机制，一切似乎都已齐备，看来可以动手实现这样一个 Linux 文件系统的守护神，来实时地监视文件系统的变化情况，并且及时地把消息通知给用户程序了。不过且慢，让我们搜索一下 Linux Kernel，看看是否有别人也在做同样的工作。哈哈，果不其然，原来这样一个实时地监视文件系统情况的机制早已在 Linux 内核中实现了。下面一段就是取自 Linux Kernel 文档的一段小小例程，说明了 Linux Kernel 中的 dnotify 功能的用法。dnotify 就是指 directory notification，监视文件系统上一个目录中的情况。
#define _GNU_SOURCE /* needed to get the defines */ #include <fcntl.h> /* in glibc 2.2 this has the needed values defined */ #include <signal.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h>
// 需要了解当前目录"."的情况 fd = open(".", O_RDONLY)； fcntl(fd, F_SETSIG, SIGRTMIN)； fcntl(fd, F_NOTIFY, DN_MODIFY|DN_CREATE|DN_MULTISHOT)； /* we will now be notified if any of the files in "." is modified or new files are created */ while (1) { // 收到信号后，就会执行信号处理例程。 // 而 pause() 也就结束了。 pause()； printf("Got event on fd=%d\n", event_fd)； } }
上面这一小段例程，对于熟悉 Linux 系统编程的读者朋友们来说，是很容易理解的。程序首先注册一个信号处理例程，然后通知 Kernel，我要观察 fd 上的 DN_MODIFY 和 DN_CREATE 和 DN_MULTISHOT 事件。（关于这些事件的详细定义，请读者朋友们参阅文后所列的参考资料。） Linux Kernel 收到这个请求后，把相应的 fd 的 inode 给做上记号，然后 Linux Kernel 和用户应用程序就自顾自去处理各自的别的事情去了。等到 inode 上发生了相应的事件，Linux Kernel 就把信号发给用户进程，于是开始执行信号处理例程，用户程序对文件系统上的变化也就可以及时的做出反应了。而在这整个过程中，系统以及用户程序的正常运行基本上未受到性能上的影响。这里还需要说明的是，dnotify 并没有通过增加新的系统调用来完成它的功能，而是通过 fcntl 来完成任务的。增加一个系统调用，相对来说是一个很大的手术，而且如果设计不当，处理得不好的话，伤疤会一直留在那里，这是 Linux Kernel 的开发者们所非常不愿意见到的事情。
2、Linux 文件系统的异步 I/O 扩展
对于桌面计算机系统来说，能够快速的响应用户的请求，这也是十分关键的。换句话说，当用户移动鼠标的时候，不管系统正在进行什么天大的、重要的、神圣的、不可打断的工作，它都得立即停下，并且要让鼠标立即流畅的在计算机屏幕上完美地运动起来。对于习惯在传统的 Linux 命令行上工作的读者朋友们来说，让鼠标能够在任何时间都可以在计算机屏幕上向无头苍蝇一样地乱窜，竟然被当成是最重要的系统任务，这实在有一点让人难以接受。不过，当你从 Linux 命令行上转移到 GNOME 或者 KDE 这样的图形界面的用户环境的时候，鼠标被锁死，百分之百的也是会让你失去理智的。所以，还是让我们接受这一个现实，看一看如何才能增加系统的响应速度吧。