]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - lib/libc/sys/kqueue.2
Clarify usage of aio(4) with kqueue(2)
[FreeBSD/stable/10.git] / lib / libc / sys / kqueue.2
1 .\" Copyright (c) 2000 Jonathan Lemon
2 .\" All rights reserved.
3 .\"
4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
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12 .\"
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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 June 22, 2017
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 "Fa filter"
166 .It Fa 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 Fa filter
171 Identifies the kernel filter used to process this event.
172 The pre-defined
173 system filters are described below.
174 .It Fa flags
175 Actions to perform on the event.
176 .It Fa fflags
177 Filter-specific flags.
178 .It Fa data
179 Filter-specific data value.
180 .It Fa 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 EV_DISPATCH
188 .It Dv 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 Dv EV_ENABLE
196 Permit
197 .Fn kevent
198 to return the event if it is triggered.
199 .It Dv EV_DISABLE
200 Disable the event so
201 .Fn kevent
202 will not return it.
203 The filter itself is not disabled.
204 .It Dv EV_DISPATCH
205 Disable the event source immediately after delivery of an event.
206 See
207 .Dv EV_DISABLE
208 above.
209 .It Dv EV_DELETE
210 Removes the event from the kqueue.
211 Events which are attached to
212 file descriptors are automatically deleted on the last close of
213 the descriptor.
214 .It Dv EV_RECEIPT
215 This flag is useful for making bulk changes to a kqueue without draining
216 any pending events.
217 When passed as input, it forces
218 .Dv EV_ERROR
219 to always be returned.
220 When a filter is successfully added the
221 .Va data
222 field will be zero.
223 .It Dv EV_ONESHOT
224 Causes the event to return only the first occurrence of the filter
225 being triggered.
226 After the user retrieves the event from the kqueue,
227 it is deleted.
228 .It Dv EV_CLEAR
229 After the event is retrieved by the user, its state is reset.
230 This is useful for filters which report state transitions
231 instead of the current state.
232 Note that some filters may automatically
233 set this flag internally.
234 .It Dv EV_EOF
235 Filters may set this flag to indicate filter-specific EOF condition.
236 .It Dv EV_ERROR
237 See
238 .Sx RETURN VALUES
239 below.
240 .El
241 .Pp
242 The predefined system filters are listed below.
243 Arguments may be passed to and from the filter via the
244 .Va fflags
245 and
246 .Va data
247 fields in the kevent structure.
248 .Bl -tag -width "Dv EVFILT_PROCDESC"
249 .It Dv EVFILT_READ
250 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever
251 there is data available to read.
252 The behavior of the filter is slightly different depending
253 on the descriptor type.
254 .Bl -tag -width 2n
255 .It Sockets
256 Sockets which have previously been passed to
257 .Fn listen
258 return when there is an incoming connection pending.
259 .Va data
260 contains the size of the listen backlog.
261 .Pp
262 Other socket descriptors return when there is data to be read,
263 subject to the
264 .Dv SO_RCVLOWAT
265 value of the socket buffer.
266 This may be overridden with a per-filter low water mark at the
267 time the filter is added by setting the
268 .Dv NOTE_LOWAT
269 flag in
270 .Va fflags ,
271 and specifying the new low water mark in
272 .Va data .
273 On return,
274 .Va data
275 contains the number of bytes of protocol data available to read.
276 .Pp
277 If the read direction of the socket has shutdown, then the filter
278 also sets
279 .Dv EV_EOF
280 in
281 .Va flags ,
282 and returns the socket error (if any) in
283 .Va fflags .
284 It is possible for EOF to be returned (indicating the connection is gone)
285 while there is still data pending in the socket buffer.
286 .It Vnodes
287 Returns when the file pointer is not at the end of file.
288 .Va data
289 contains the offset from current position to end of file,
290 and may be negative.
291 .It "Fifos, Pipes"
292 Returns when the there is data to read;
293 .Va data
294 contains the number of bytes available.
295 .Pp
296 When the last writer disconnects, the filter will set
297 .Dv EV_EOF
298 in
299 .Va flags .
300 This may be cleared by passing in
301 .Dv EV_CLEAR ,
302 at which point the
303 filter will resume waiting for data to become available before
304 returning.
305 .It "BPF devices"
306 Returns when the BPF buffer is full, the BPF timeout has expired, or
307 when the BPF has
308 .Dq immediate mode
309 enabled and there is any data to read;
310 .Va data
311 contains the number of bytes available.
312 .El
313 .It Dv EVFILT_WRITE
314 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever
315 it is possible to write to the descriptor.
316 For sockets, pipes
317 and fifos,
318 .Va data
319 will contain the amount of space remaining in the write buffer.
320 The filter will set EV_EOF when the reader disconnects, and for
321 the fifo case, this may be cleared by use of
322 .Dv EV_CLEAR .
323 Note that this filter is not supported for vnodes or BPF devices.
324 .Pp
325 For sockets, the low water mark and socket error handling is
326 identical to the
327 .Dv EVFILT_READ
328 case.
329 .It Dv EVFILT_AIO
330 Events for this filter are not registered with
331 .Fn kevent
332 directly but are registered via the
333 .Va aio_sigevent
334 member of an asychronous I/O request when it is scheduled via an asychronous I/O
335 system call such as
336 .Fn aio_read .
337 The filter returns under the same conditions as
338 .Fn aio_error .
339 For more details on this filter see
340 .Xr sigevent 3 and
341 .Xr aio 4 .
342 .It Dv EVFILT_VNODE
343 Takes a file descriptor as the identifier and the events to watch for in
344 .Va fflags ,
345 and returns when one or more of the requested events occurs on the descriptor.
346 The events to monitor are:
347 .Bl -tag -width "Dv NOTE_CLOSE_WRITE"
348 .It Dv NOTE_ATTRIB
349 The file referenced by the descriptor had its attributes changed.
350 .It Dv NOTE_CLOSE
351 A file descriptor referencing the monitored file, was closed.
352 The closed file descriptor did not have write access.
353 .It Dv NOTE_CLOSE_WRITE
354 A file descriptor referencing the monitored file, was closed.
355 The closed file descriptor had write access.
356 .Pp
357 This note, as well as
358 .Dv NOTE_CLOSE ,
359 are not activated when files are closed forcibly by
360 .Xr unmount 2 or
361 .Xr revoke 2 .
362 Instead,
363 .Dv NOTE_REVOKE
364 is sent for such events.
365 .It Dv NOTE_DELETE
366 The
367 .Fn unlink
368 system call was called on the file referenced by the descriptor.
369 .It Dv NOTE_EXTEND
370 For regular file, the file referenced by the descriptor was extended.
371 .Pp
372 For directory, reports that a directory entry was added or removed,
373 as the result of rename operation.
374 The
375 .Dv NOTE_EXTEND
376 event is not reported when a name is changed inside the directory.
377 .It Dv NOTE_LINK
378 The link count on the file changed.
379 In particular, the
380 .Dv NOTE_LINK
381 event is reported if a subdirectory was created or deleted inside
382 the directory referenced by the descriptor.
383 .It Dv NOTE_OPEN
384 The file referenced by the descriptor was opened.
385 .It Dv NOTE_READ
386 A read occurred on the file referenced by the descriptor.
387 .It Dv NOTE_RENAME
388 The file referenced by the descriptor was renamed.
389 .It Dv NOTE_REVOKE
390 Access to the file was revoked via
391 .Xr revoke 2
392 or the underlying file system was unmounted.
393 .It Dv NOTE_WRITE
394 A write occurred on the file referenced by the descriptor.
395 .El
396 .Pp
397 On return,
398 .Va fflags
399 contains the events which triggered the filter.
400 .It Dv EVFILT_PROC
401 Takes the process ID to monitor as the identifier and the events to watch for
402 in
403 .Va fflags ,
404 and returns when the process performs one or more of the requested events.
405 If a process can normally see another process, it can attach an event to it.
406 The events to monitor are:
407 .Bl -tag -width "Dv NOTE_TRACKERR"
408 .It Dv NOTE_EXIT
409 The process has exited.
410 The exit status will be stored in
411 .Va data .
412 .It Dv NOTE_FORK
413 The process has called
414 .Fn fork .
415 .It Dv NOTE_EXEC
416 The process has executed a new process via
417 .Xr execve 2
418 or a similar call.
419 .It Dv NOTE_TRACK
420 Follow a process across
421 .Fn fork
422 calls.
423 The parent process registers a new kevent to monitor the child process
424 using the same
425 .Va fflags
426 as the original event.
427 The child process will signal an event with
428 .Dv NOTE_CHILD
429 set in
430 .Va fflags
431 and the parent PID in
432 .Va data .
433 .Pp
434 If the parent process fails to register a new kevent
435 .Pq usually due to resource limitations ,
436 it will signal an event with
437 .Dv NOTE_TRACKERR
438 set in
439 .Va fflags ,
440 and the child process will not signal a
441 .Dv NOTE_CHILD
442 event.
443 .El
444 .Pp
445 On return,
446 .Va fflags
447 contains the events which triggered the filter.
448 .It Dv EVFILT_SIGNAL
449 Takes the signal number to monitor as the identifier and returns
450 when the given signal is delivered to the process.
451 This coexists with the
452 .Fn signal
453 and
454 .Fn sigaction
455 facilities, and has a lower precedence.
456 The filter will record
457 all attempts to deliver a signal to a process, even if the signal has
458 been marked as
459 .Dv SIG_IGN ,
460 except for the
461 .Dv SIGCHLD
462 signal, which, if ignored, won't be recorded by the filter.
463 Event notification happens after normal
464 signal delivery processing.
465 .Va data
466 returns the number of times the signal has occurred since the last call to
467 .Fn kevent .
468 This filter automatically sets the
469 .Dv EV_CLEAR
470 flag internally.
471 .It Dv EVFILT_TIMER
472 Establishes an arbitrary timer identified by
473 .Va ident .
474 When adding a timer,
475 .Va data
476 specifies the timeout period.
477 The timer will be periodic unless
478 .Dv EV_ONESHOT
479 is specified.
480 On return,
481 .Va data
482 contains the number of times the timeout has expired since the last call to
483 .Fn kevent .
484 This filter automatically sets the EV_CLEAR flag internally.
485 There is a system wide limit on the number of timers
486 which is controlled by the
487 .Va kern.kq_calloutmax
488 sysctl.
489 .Bl -tag -width "Dv NOTE_USECONDS"
490 .It Dv NOTE_SECONDS
491 .Va data
492 is in seconds.
493 .It Dv NOTE_MSECONDS
494 .Va data
495 is in milliseconds.
496 .It Dv NOTE_USECONDS
497 .Va data
498 is in microseconds.
499 .It Dv NOTE_NSECONDS
500 .Va data
501 is in nanoseconds.
502 .El
503 .Pp
504 If
505 .Va fflags
506 is not set, the default is milliseconds. On return,
507 .Va fflags
508 contains the events which triggered the filter.
509 .It Dv EVFILT_USER
510 Establishes a user event identified by
511 .Va ident
512 which is not associated with any kernel mechanism but is triggered by
513 user level code.
514 The lower 24 bits of the
515 .Va fflags
516 may be used for user defined flags and manipulated using the following:
517 .Bl -tag -width "Dv NOTE_FFLAGSMASK"
518 .It Dv NOTE_FFNOP
519 Ignore the input
520 .Va fflags .
521 .It Dv NOTE_FFAND
522 Bitwise AND
523 .Va fflags .
524 .It Dv NOTE_FFOR
525 Bitwise OR
526 .Va fflags .
527 .It Dv NOTE_FFCOPY
528 Copy
529 .Va fflags .
530 .It Dv NOTE_FFCTRLMASK
531 Control mask for
532 .Va fflags .
533 .It Dv NOTE_FFLAGSMASK
534 User defined flag mask for
535 .Va fflags .
536 .El
537 .Pp
538 A user event is triggered for output with the following:
539 .Bl -tag -width "Dv NOTE_FFLAGSMASK"
540 .It Dv NOTE_TRIGGER
541 Cause the event to be triggered.
542 .El
543 .Pp
544 On return,
545 .Va fflags
546 contains the users defined flags in the lower 24 bits.
547 .El
548 .Sh CANCELLATION BEHAVIOUR
549 If
550 .Fa nevents
551 is non-zero, i.e. the function is potentially blocking, the call
552 is a cancellation point.
553 Otherwise, i.e. if
554 .Fa nevents
555 is zero, the call is not cancellable.
556 Cancellation can only occur before any changes are made to the kqueue,
557 or when the call was blocked and no changes to the queue were requested.
558 .Sh RETURN VALUES
559 The
560 .Fn kqueue
561 system call
562 creates a new kernel event queue and returns a file descriptor.
563 If there was an error creating the kernel event queue, a value of -1 is
564 returned and errno set.
565 .Pp
566 The
567 .Fn kevent
568 system call
569 returns the number of events placed in the
570 .Fa eventlist ,
571 up to the value given by
572 .Fa nevents .
573 If an error occurs while processing an element of the
574 .Fa changelist
575 and there is enough room in the
576 .Fa eventlist ,
577 then the event will be placed in the
578 .Fa eventlist
579 with
580 .Dv EV_ERROR
581 set in
582 .Va flags
583 and the system error in
584 .Va data .
585 Otherwise,
586 .Dv -1
587 will be returned, and
588 .Dv errno
589 will be set to indicate the error condition.
590 If the time limit expires, then
591 .Fn kevent
592 returns 0.
593 .Sh EXAMPLES
594 .Bd -literal -compact
595 #include <sys/types.h>
596 #include <sys/event.h>
597 #include <sys/time.h>
598 #include <err.h>
599 #include <fcntl.h>
600 #include <stdio.h>
601 #include <stdlib.h>
602 #include <string.h>
603 #include <unistd.h>
604
605 int
606 main(int argc, char **argv)
607 {
608     struct kevent event;    /* Event we want to monitor */
609     struct kevent tevent;   /* Event triggered */
610     int kq, fd, ret;
611
612     if (argc != 2)
613         err(EXIT_FAILURE, "Usage: %s path\en", argv[0]);
614     fd = open(argv[1], O_RDONLY);
615     if (fd == -1)
616         err(EXIT_FAILURE, "Failed to open '%s'", argv[1]);
617
618     /* Create kqueue. */
619     kq = kqueue();
620     if (kq == -1)
621         err(EXIT_FAILURE, "kqueue() failed");
622
623     /* Initialize kevent structure. */
624     EV_SET(&event, fd, EVFILT_VNODE, EV_ADD | EV_CLEAR, NOTE_WRITE,
625         0, NULL);
626     /* Attach event to the kqueue. */
627     ret = kevent(kq, &event, 1, NULL, 0, NULL);
628     if (ret == -1)
629         err(EXIT_FAILURE, "kevent register");
630     if (event.flags & EV_ERROR)
631         errx(EXIT_FAILURE, "Event error: %s", strerror(event.data));
632
633     for (;;) {
634         /* Sleep until something happens. */
635         ret = kevent(kq, NULL, 0, &tevent, 1, NULL);
636         if (ret == -1) {
637             err(EXIT_FAILURE, "kevent wait");
638         } else if (ret > 0) {
639             printf("Something was written in '%s'\en", argv[1]);
640         }
641     }
642 }
643 .Ed
644 .Sh ERRORS
645 The
646 .Fn kqueue
647 system call fails if:
648 .Bl -tag -width Er
649 .It Bq Er ENOMEM
650 The kernel failed to allocate enough memory for the kernel queue.
651 .It Bq Er EMFILE
652 The per-process descriptor table is full.
653 .It Bq Er ENFILE
654 The system file table is full.
655 .El
656 .Pp
657 The
658 .Fn kevent
659 system call fails if:
660 .Bl -tag -width Er
661 .It Bq Er EACCES
662 The process does not have permission to register a filter.
663 .It Bq Er EFAULT
664 There was an error reading or writing the
665 .Va kevent
666 structure.
667 .It Bq Er EBADF
668 The specified descriptor is invalid.
669 .It Bq Er EINTR
670 A signal was delivered before the timeout expired and before any
671 events were placed on the kqueue for return.
672 .It Bq Er EINTR
673 A cancellation request was delivered to the thread, but not yet handled.
674 .It Bq Er EINVAL
675 The specified time limit or filter is invalid.
676 .It Bq Er ENOENT
677 The event could not be found to be modified or deleted.
678 .It Bq Er ENOMEM
679 No memory was available to register the event
680 or, in the special case of a timer, the maximum number of
681 timers has been exceeded.
682 This maximum is configurable via the
683 .Va kern.kq_calloutmax
684 sysctl.
685 .It Bq Er ESRCH
686 The specified process to attach to does not exist.
687 .El
688 .Pp
689 When
690 .Fn kevent
691 call fails with
692 .Er EINTR
693 error, all changes in the
694 .Fa changelist
695 have been applied.
696 .Sh SEE ALSO
697 .Xr aio_error 2 ,
698 .Xr aio_read 2 ,
699 .Xr aio_return 2 ,
700 .Xr poll 2 ,
701 .Xr read 2 ,
702 .Xr select 2 ,
703 .Xr sigaction 2 ,
704 .Xr write 2 ,
705 .Xr pthread_setcancelstate 3 ,
706 .Xr signal 3
707 .Sh HISTORY
708 The
709 .Fn kqueue
710 and
711 .Fn kevent
712 system calls first appeared in
713 .Fx 4.1 .
714 .Sh AUTHORS
715 The
716 .Fn kqueue
717 system and this manual page were written by
718 .An Jonathan Lemon Aq jlemon@FreeBSD.org .
719 .Sh BUGS
720 The
721 .Fa timeout
722 value is limited to 24 hours; longer timeouts will be silently
723 reinterpreted as 24 hours.