问题引出

在FreeBSD下的 kqueue 可以用来监控普通文件的变化, 可参考 developer.apple.com 的说明.
自然想到Linux下类似功能的 epoll
尝试写一个小程序:

#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    int epfd = epoll_create(5);
    if (epfd < 0) {
        perror("create epoll");
        return -1;
    }
    int fd = open("watch.txt", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open file");    
        return -1;
    }

    struct epoll_event ev;
    ev.events = EPOLLIN;
    int rc = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);    
    if (rc < 0) {
        perror("epoll ctl add");
        return -1;
    }

    struct epoll_event events[2];
    epoll_wait(epfd, events, 2, -1);
    printf("file changed!\n");

    return 0;
}

编译运行一下:

[root@localhost epoll]# gcc main.c    
[root@localhost epoll]# ./a.out 
epoll ctl add: Operation not permitted

出错了, 很直观的猜测原因:

man epoll_wait

The epoll_wait() system call waits for events on the epoll instance referred to by the file descriptor epfd.

man epoll_ctl

EPOLLIN: The associated file is available for read(2) operations.

很简单, 普通文件在任何情况下都是可写的, 压根不需要 epoll 来 “wait” 嘛.
另, epoll_ctl 的失败时, 返回的是 EPERM, 意思是:

The target file fd does not support epoll.

那就顺着这个找原因

为什么不支持?

epoll实现

源码位于 fs/eventpoll.c

查看 epoll_ctl 实现中有如下流程:

SYSCALL_DEFINE4(epoll_ctl, int, epfd, int, op, int, fd,
        struct epoll_event __user *, event)
{
    ...
    /* Get the "struct file *" for the target file */
    tfile = fget(fd);
    if (!tfile)
        goto error_fput;

    /* The target file descriptor must support poll */
    error = -EPERM;
    if (!tfile->f_op || !tfile->f_op->poll)
        goto error_tgt_fput;

看到这里会检查 file 结构体中是否配置了 poll 函数, 如果没有, 就会返回 EPERM .

文件系统相关

我的实验环境是:

[root@localhost epoll]# file -s /dev/sda5 
/dev/sda5: Linux rev 1.0 ext3 filesystem data (needs journal recovery) (large files)

查看 ext3 的实现, 位于 fs/ext3/file.c ,看到

const struct file_operations ext3_file_operations = {
    .llseek     = generic_file_llseek,
    .read       = do_sync_read,
    .write      = do_sync_write,
    .aio_read   = generic_file_aio_read,
    .aio_write  = generic_file_aio_write,
    .unlocked_ioctl = ext3_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
    .compat_ioctl   = ext3_compat_ioctl,
#endif
    .mmap       = generic_file_mmap,
    .open       = generic_file_open,
    .release    = ext3_release_file,
    .fsync      = ext3_sync_file,
    .splice_read    = generic_file_splice_read,
    .splice_write   = generic_file_splice_write,
};

file 结构体中 f_op (struct file_operations) 的赋值中没有 poll 函数的赋值, 所以造成了 epoll 中获取到的 tfile->f_op->poll 为空, 那就是这了.
说明 ext3 下的文件是不支持 poll 的, 至于其他的, 也是拿这个标准确定.

另, poll 和 select 也是调用的这个 poll 函数

什么可以使用epoll

根据前面的分析, 有 poll 函数才能支持 epoll, 在 Linux 源码中的 fs 下的源码中搜索 \.poll\s*= , 看到以下这些文件系统都支持 poll:

  • eventfd
  • eventpoll
  • pipe
  • signalfd
  • timerfd
  • kmsg

等等, 大部分我都没有接触过, 平时比较常用的也就是 socket 了.

本文地址 普通文件为什么不能使用epoll 转载请注明出处