lib/libc/sys/kqueue.2

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  18 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  19 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  20 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  21 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  22 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  23 .\" SUCH DAMAGE.
  24 .\"
  25 .\" $FreeBSD$
  26 .\"
  27 .Dd September 6, 2007
  28 .Dt KQUEUE 2
  29 .Os
  30 .Sh NAME
  31 .Nm kqueue ,
  32 .Nm kevent
  33 .Nd kernel event notification mechanism
  34 .Sh LIBRARY
  35 .Lb libc
  36 .Sh SYNOPSIS
  37 .In sys/types.h
  38 .In sys/event.h
  39 .In sys/time.h
  40 .Ft int
  41 .Fn kqueue "void"
  42 .Ft int
  43 .Fn kevent "int kq" "const struct kevent *changelist" "int nchanges" "struct kevent *eventlist" "int nevents" "const struct timespec *timeout"
  44 .Fn EV_SET "&kev" ident filter flags fflags data udata
  45 .Sh DESCRIPTION
  46 The
  47 .Fn kqueue
  48 system call
  49 provides a generic method of notifying the user when an event
  50 happens or a condition holds, based on the results of small
  51 pieces of kernel code termed filters.
  52 A kevent is identified by the (ident, filter) pair; there may only
  53 be one unique kevent per kqueue.
  54 .Pp
  55 The filter is executed upon the initial registration of a kevent
  56 in order to detect whether a preexisting condition is present, and is also
  57 executed whenever an event is passed to the filter for evaluation.
  58 If the filter determines that the condition should be reported,
  59 then the kevent is placed on the kqueue for the user to retrieve.
  60 .Pp
  61 The filter is also run when the user attempts to retrieve the kevent
  62 from the kqueue.
  63 If the filter indicates that the condition that triggered
  64 the event no longer holds, the kevent is removed from the kqueue and
  65 is not returned.
  66 .Pp
  67 Multiple events which trigger the filter do not result in multiple
  68 kevents being placed on the kqueue; instead, the filter will aggregate
  69 the events into a single struct kevent.
  70 Calling
  71 .Fn close
  72 on a file descriptor will remove any kevents that reference the descriptor.
  73 .Pp
  74 The
  75 .Fn kqueue
  76 system call
  77 creates a new kernel event queue and returns a descriptor.
  78 The queue is not inherited by a child created with
  79 .Xr fork 2 .
  80 However, if
  81 .Xr rfork 2
  82 is called without the
  83 .Dv RFFDG
  84 flag, then the descriptor table is shared,
  85 which will allow sharing of the kqueue between two processes.
  86 .Pp
  87 The
  88 .Fn kevent
  89 system call
  90 is used to register events with the queue, and return any pending
  91 events to the user.
  92 The
  93 .Fa changelist
  94 argument
  95 is a pointer to an array of
  96 .Va kevent
  97 structures, as defined in
  98 .In sys/event.h .
  99 All changes contained in the
 100 .Fa changelist
 101 are applied before any pending events are read from the queue.
 102 The
 103 .Fa nchanges
 104 argument
 105 gives the size of
 106 .Fa changelist .
 107 The
 108 .Fa eventlist
 109 argument
 110 is a pointer to an array of kevent structures.
 111 The
 112 .Fa nevents
 113 argument
 114 determines the size of
 115 .Fa eventlist .
 116 When
 117 .Fa nevents
 118 is zero,
 119 .Fn kevent
 120 will return immediately even if there is a
 121 .Fa timeout
 122 specified unlike
 123 .Xr select 2 .
 124 If
 125 .Fa timeout
 126 is a non-NULL pointer, it specifies a maximum interval to wait
 127 for an event, which will be interpreted as a struct timespec.
 128 If
 129 .Fa timeout
 130 is a NULL pointer,
 131 .Fn kevent
 132 waits indefinitely.
 133 To effect a poll, the
 134 .Fa timeout
 135 argument should be non-NULL, pointing to a zero-valued
 136 .Va timespec
 137 structure.
 138 The same array may be used for the
 139 .Fa changelist
 140 and
 141 .Fa eventlist .
 142 .Pp
 143 The
 144 .Fn EV_SET
 145 macro is provided for ease of initializing a
 146 kevent structure.
 147 .Pp
 148 The
 149 .Va kevent
 150 structure is defined as:
 151 .Bd -literal
 152 struct kevent {
 153         uintptr_t ident;        /* identifier for this event */
 154         short     filter;       /* filter for event */
 155         u_short   flags;        /* action flags for kqueue */
 156         u_int     fflags;       /* filter flag value */
 157         intptr_t  data;         /* filter data value */
 158         void      *udata;       /* opaque user data identifier */
 159 };
 160 .Ed
 161 .Pp
 162 The fields of
 163 .Fa struct kevent
 164 are:
 165 .Bl -tag -width XXXfilter
 166 .It ident
 167 Value used to identify this event.
 168 The exact interpretation is determined by the attached filter,
 169 but often is a file descriptor.
 170 .It filter
 171 Identifies the kernel filter used to process this event.
 172 The pre-defined
 173 system filters are described below.
 174 .It flags
 175 Actions to perform on the event.
 176 .It fflags
 177 Filter-specific flags.
 178 .It data
 179 Filter-specific data value.
 180 .It udata
 181 Opaque user-defined value passed through the kernel unchanged.
 182 .El
 183 .Pp
 184 The
 185 .Va flags
 186 field can contain the following values:
 187 .Bl -tag -width XXXEV_ONESHOT
 188 .It EV_ADD
 189 Adds the event to the kqueue.
 190 Re-adding an existing event
 191 will modify the parameters of the original event, and not result
 192 in a duplicate entry.
 193 Adding an event automatically enables it,
 194 unless overridden by the EV_DISABLE flag.
 195 .It EV_ENABLE
 196 Permit
 197 .Fn kevent
 198 to return the event if it is triggered.
 199 .It EV_DISABLE
 200 Disable the event so
 201 .Fn kevent
 202 will not return it.
 203 The filter itself is not disabled.
 204 .It EV_DELETE
 205 Removes the event from the kqueue.
 206 Events which are attached to
 207 file descriptors are automatically deleted on the last close of
 208 the descriptor.
 209 .It EV_ONESHOT
 210 Causes the event to return only the first occurrence of the filter
 211 being triggered.
 212 After the user retrieves the event from the kqueue,
 213 it is deleted.
 214 .It EV_CLEAR
 215 After the event is retrieved by the user, its state is reset.
 216 This is useful for filters which report state transitions
 217 instead of the current state.
 218 Note that some filters may automatically
 219 set this flag internally.
 220 .It EV_EOF
 221 Filters may set this flag to indicate filter-specific EOF condition.
 222 .It EV_ERROR
 223 See
 224 .Sx RETURN VALUES
 225 below.
 226 .El
 227 .Pp
 228 The predefined system filters are listed below.
 229 Arguments may be passed to and from the filter via the
 230 .Va fflags
 231 and
 232 .Va data
 233 fields in the kevent structure.
 234 .Bl -tag -width EVFILT_SIGNAL
 235 .It EVFILT_READ
 236 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever
 237 there is data available to read.
 238 The behavior of the filter is slightly different depending
 239 on the descriptor type.
 240 .Pp
 241 .Bl -tag -width 2n
 242 .It Sockets
 243 Sockets which have previously been passed to
 244 .Fn listen
 245 return when there is an incoming connection pending.
 246 .Va data
 247 contains the size of the listen backlog.
 248 .Pp
 249 Other socket descriptors return when there is data to be read,
 250 subject to the
 251 .Dv SO_RCVLOWAT
 252 value of the socket buffer.
 253 This may be overridden with a per-filter low water mark at the
 254 time the filter is added by setting the
 255 NOTE_LOWAT
 256 flag in
 257 .Va fflags ,
 258 and specifying the new low water mark in
 259 .Va data .
 260 On return,
 261 .Va data
 262 contains the number of bytes of protocol data available to read.
 263 .Pp
 264 If the read direction of the socket has shutdown, then the filter
 265 also sets EV_EOF in
 266 .Va flags ,
 267 and returns the socket error (if any) in
 268 .Va fflags .
 269 It is possible for EOF to be returned (indicating the connection is gone)
 270 while there is still data pending in the socket buffer.
 271 .It Vnodes
 272 Returns when the file pointer is not at the end of file.
 273 .Va data
 274 contains the offset from current position to end of file,
 275 and may be negative.
 276 .It "Fifos, Pipes"
 277 Returns when the there is data to read;
 278 .Va data
 279 contains the number of bytes available.
 280 .Pp
 281 When the last writer disconnects, the filter will set EV_EOF in
 282 .Va flags .
 283 This may be cleared by passing in EV_CLEAR, at which point the
 284 filter will resume waiting for data to become available before
 285 returning.
 286 .It "BPF devices"
 287 Returns when the BPF buffer is full, the BPF timeout has expired, or
 288 when the BPF has
 289 .Dq immediate mode
 290 enabled and there is any data to read;
 291 .Va data
 292 contains the number of bytes available.
 293 .El
 294 .It EVFILT_WRITE
 295 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever
 296 it is possible to write to the descriptor.
 297 For sockets, pipes
 298 and fifos,
 299 .Va data
 300 will contain the amount of space remaining in the write buffer.
 301 The filter will set EV_EOF when the reader disconnects, and for
 302 the fifo case, this may be cleared by use of EV_CLEAR.
 303 Note that this filter is not supported for vnodes or BPF devices.
 304 .Pp
 305 For sockets, the low water mark and socket error handling is
 306 identical to the EVFILT_READ case.
 307 .It EVFILT_AIO
 308 The sigevent portion of the AIO request is filled in, with
 309 .Va sigev_notify_kqueue
 310 containing the descriptor of the kqueue that the event should
 311 be attached to,
 312 .Va sigev_value
 313 containing the udata value, and
 314 .Va sigev_notify
 315 set to SIGEV_KEVENT.
 316 When the
 317 .Fn aio_*
 318 system call is made, the event will be registered
 319 with the specified kqueue, and the
 320 .Va ident
 321 argument set to the
 322 .Fa struct aiocb
 323 returned by the
 324 .Fn aio_*
 325 system call.
 326 The filter returns under the same conditions as aio_error.
 327 .It EVFILT_VNODE
 328 Takes a file descriptor as the identifier and the events to watch for in
 329 .Va fflags ,
 330 and returns when one or more of the requested events occurs on the descriptor.
 331 The events to monitor are:
 332 .Bl -tag -width XXNOTE_RENAME
 333 .It NOTE_DELETE
 334 The
 335 .Fn unlink
 336 system call
 337 was called on the file referenced by the descriptor.
 338 .It NOTE_WRITE
 339 A write occurred on the file referenced by the descriptor.
 340 .It NOTE_EXTEND
 341 The file referenced by the descriptor was extended.
 342 .It NOTE_ATTRIB
 343 The file referenced by the descriptor had its attributes changed.
 344 .It NOTE_LINK
 345 The link count on the file changed.
 346 .It NOTE_RENAME
 347 The file referenced by the descriptor was renamed.
 348 .It NOTE_REVOKE
 349 Access to the file was revoked via
 350 .Xr revoke 2
 351 or the underlying file system was unmounted.
 352 .El
 353 .Pp
 354 On return,
 355 .Va fflags
 356 contains the events which triggered the filter.
 357 .It EVFILT_PROC
 358 Takes the process ID to monitor as the identifier and the events to watch for
 359 in
 360 .Va fflags ,
 361 and returns when the process performs one or more of the requested events.
 362 If a process can normally see another process, it can attach an event to it.
 363 The events to monitor are:
 364 .Bl -tag -width XXNOTE_TRACKERR
 365 .It NOTE_EXIT
 366 The process has exited.
 367 The exit status will be stored in
 368 .Va data .
 369 .It NOTE_FORK
 370 The process has called
 371 .Fn fork .
 372 .It NOTE_EXEC
 373 The process has executed a new process via
 374 .Xr execve 2
 375 or similar call.
 376 .It NOTE_TRACK
 377 Follow a process across
 378 .Fn fork
 379 calls.
 380 The parent process will return with NOTE_TRACK set in the
 381 .Va fflags
 382 field, while the child process will return with NOTE_CHILD set in
 383 .Va fflags
 384 and the parent PID in
 385 .Va data .
 386 .It NOTE_TRACKERR
 387 This flag is returned if the system was unable to attach an event to
 388 the child process, usually due to resource limitations.
 389 .El
 390 .Pp
 391 On return,
 392 .Va fflags
 393 contains the events which triggered the filter.
 394 .It EVFILT_SIGNAL
 395 Takes the signal number to monitor as the identifier and returns
 396 when the given signal is delivered to the process.
 397 This coexists with the
 398 .Fn signal
 399 and
 400 .Fn sigaction
 401 facilities, and has a lower precedence.
 402 The filter will record
 403 all attempts to deliver a signal to a process, even if the signal has
 404 been marked as SIG_IGN.
 405 Event notification happens after normal
 406 signal delivery processing.
 407 .Va data
 408 returns the number of times the signal has occurred since the last call to
 409 .Fn kevent .
 410 This filter automatically sets the EV_CLEAR flag internally.
 411 .It EVFILT_TIMER
 412 Establishes an arbitrary timer identified by
 413 .Va ident .
 414 When adding a timer,
 415 .Va data
 416 specifies the timeout period in milliseconds.
 417 The timer will be periodic unless EV_ONESHOT is specified.
 418 On return,
 419 .Va data
 420 contains the number of times the timeout has expired since the last call to
 421 .Fn kevent .
 422 This filter automatically sets the EV_CLEAR flag internally.
 423 There is a system wide limit on the number of timers
 424 which is controlled by the
 425 .Va kern.kq_calloutmax
 426 sysctl.
 427 .It Dv EVFILT_NETDEV
 428 Takes a descriptor to a network interface as the identifier, and the events to watch for in
 429 .Va fflags .
 430 It returns, when one or more of the requested events occur on the descriptor.
 431 The events to monitor are:
 432 .Bl -tag -width XXNOTE_LINKDOWN
 433 .It Dv NOTE_LINKUP
 434 The link is up.
 435 .It Dv NOTE_LINKDOWN
 436 The link is down.
 437 .It Dv NOTE_LINKINV
 438 The link state is invalid.
 439 .El
 440 .Pp
 441 On return,
 442 .Va fflags
 443 contains the events which triggered the filter.
 444 .El
 445 .Sh RETURN VALUES
 446 The
 447 .Fn kqueue
 448 system call
 449 creates a new kernel event queue and returns a file descriptor.
 450 If there was an error creating the kernel event queue, a value of -1 is
 451 returned and errno set.
 452 .Pp
 453 The
 454 .Fn kevent
 455 system call
 456 returns the number of events placed in the
 457 .Fa eventlist ,
 458 up to the value given by
 459 .Fa nevents .
 460 If an error occurs while processing an element of the
 461 .Fa changelist
 462 and there is enough room in the
 463 .Fa eventlist ,
 464 then the event will be placed in the
 465 .Fa eventlist
 466 with
 467 .Dv EV_ERROR
 468 set in
 469 .Va flags
 470 and the system error in
 471 .Va data .
 472 Otherwise,
 473 .Dv -1
 474 will be returned, and
 475 .Dv errno
 476 will be set to indicate the error condition.
 477 If the time limit expires, then
 478 .Fn kevent
 479 returns 0.
 480 .Sh ERRORS
 481 The
 482 .Fn kqueue
 483 system call fails if:
 484 .Bl -tag -width Er
 485 .It Bq Er ENOMEM
 486 The kernel failed to allocate enough memory for the kernel queue.
 487 .It Bq Er EMFILE
 488 The per-process descriptor table is full.
 489 .It Bq Er ENFILE
 490 The system file table is full.
 491 .El
 492 .Pp
 493 The
 494 .Fn kevent
 495 system call fails if:
 496 .Bl -tag -width Er
 497 .It Bq Er EACCES
 498 The process does not have permission to register a filter.
 499 .It Bq Er EFAULT
 500 There was an error reading or writing the
 501 .Va kevent
 502 structure.
 503 .It Bq Er EBADF
 504 The specified descriptor is invalid.
 505 .It Bq Er EINTR
 506 A signal was delivered before the timeout expired and before any
 507 events were placed on the kqueue for return.
 508 .It Bq Er EINVAL
 509 The specified time limit or filter is invalid.
 510 .It Bq Er ENOENT
 511 The event could not be found to be modified or deleted.
 512 .It Bq Er ENOMEM
 513 No memory was available to register the event
 514 or, in the special case of a timer, the maximum number of
 515 timers has been exceeded.
 516 This maximum is configurable via the
 517 .Va kern.kq_calloutmax
 518 sysctl.
 519 .It Bq Er ESRCH
 520 The specified process to attach to does not exist.
 521 .El
 522 .Sh SEE ALSO
 523 .Xr aio_error 2 ,
 524 .Xr aio_read 2 ,
 525 .Xr aio_return 2 ,
 526 .Xr poll 2 ,
 527 .Xr read 2 ,
 528 .Xr select 2 ,
 529 .Xr sigaction 2 ,
 530 .Xr write 2 ,
 531 .Xr signal 3
 532 .Sh HISTORY
 533 The
 534 .Fn kqueue
 535 and
 536 .Fn kevent
 537 system calls first appeared in
 538 .Fx 4.1 .
 539 .Sh AUTHORS
 540 The
 541 .Fn kqueue
 542 system and this manual page were written by
 543 .An Jonathan Lemon Aq jlemon@FreeBSD.org .
 544 .Sh BUGS
 545 The
 546 .Dv EVFILT_NETDEV
 547 filter is currently only implemented for devices that use the
 548 .Xr miibus 4
 549 driver for LINKUP and LINKDOWN operations.
 550 Therefore, it will not work with many non-ethernet devices.
 551 .Pp
 552 The
 553 .Fa timeout
 554 value is limited to 24 hours; longer timeouts will be silently
 555 reinterpreted as 24 hours.