Não é atômico, como você pode ver se faz um ls durante uma compactação grande:
dfranke@alatar:~$ dd if=/dev/zero of=bigfile bs=1M count=3072
3072+0 records in
3072+0 records out
3221225472 bytes (3.2 GB) copied, 39.1106 s, 82.4 MB/s
dfranke@alatar:~$ gzip bigfile &
[1] 19876
dfranke@alatar:~$ ls -l bigfile*
-rw-r--r-- 1 dfranke staff 3221225472 2010-11-08 17:16 bigfile
-rw------- 1 dfranke staff 114688 2010-11-08 17:18 bigfile.gz
dfranke@alatar:~$ ls -l bigfile*
-rw-r--r-- 1 dfranke staff 3221225472 2010-11-08 17:16 bigfile
-rw------- 1 dfranke staff 212992 2010-11-08 17:18 bigfile.gz