Epoll 能监听普通文件吗？

2021-05-11 23:27Linux内核那些事songsong001 Linux

epoll 是 Linux 系统中常用的多路复用 I/O 组件，一般用于监听 socket 是否能够进行 I/O 操作。那么，epoll 能监听普通文件吗？

Epoll 能监听普通文件吗？

epoll 是 Linux 系统中常用的多路复用 I/O 组件，一般用于监听 socket 是否能够进行 I/O 操作。那么，epoll 能监听普通文件吗？

我们先通过下面的例子来验证一下，epoll 能不能监听普通文件：

#include <stdio.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int epfd, fd;
struct epoll_event ev, events[2];
int result;
epfd = epoll_create(10);
if (epfd < 0) {
perror("epoll_create()");
return -1;
}
fd = open("./test.txt", O_RDONLY | O_CREAT);
if (fd < 0) {
perror("open()");
return -1;
}
ev.events = EPOLLIN;
result = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
if (result < 0) {
perror("epoll_ctl()");
return -1;
}
epoll_wait(epfd, events, 2, -1);
return 0;
}

编译并且运行，结果如下：

[vagrant@localhost epoll]$ gcc epoll.c -o epoll
[vagrant@localhost epoll]$ ./epoll
epoll_ctl(): Operation not permitted

可以看到上面的运行结果报 Operation not permitted 的错误，这说明 epoll 是不能监听普通文件的，为什么呢？

寻根究底

我们应该对追寻真相抱着热衷的态度，所以必须找出 epoll 不能监听普通文件的原因。

因为在上面的例子中，是 epoll_ctl 函数报的错，所以我们首先应该从 epoll_ctl 的源码入手，如下：

SYSCALL_DEFINE4(epoll_ctl, int, epfd, int, op, int, fd,
struct epoll_event __user *, event)
{
int error;
struct file *file, *tfile;
...
error = -EBADF;
file = fget(epfd); // epoll 句柄对应的文件对象
if (!file)
goto error_return;
tfile = fget(fd); // 被监听的文件句柄对应的文件对象
if (!tfile)
goto error_fput;
error = -EPERM; // Operation not permitted 错误号
if (!tfile->f_op || !tfile->f_op->poll)
goto error_tgt_fput;
...
error_tgt_fput:
fput(tfile);
error_fput:
fput(file);
error_return:
return error;
}

从上面代码可以看出，当被监听的文件没有提供 poll 接口时，就会返回 EPERM 的错误，这个错误就是 Operation not permitted 的错误号。

所以，出现 Operation not permitted 的原因就是：被监听的文件没有提供 poll 接口。

由于我们的文件系统是 ext4，所以我们来看看 ext4 文件系统中的文件是否提供了 poll 接口（位于文件 /fs/ext4/file.c 中）：

const struct file_operations ext4_file_operations = {
.llseek = generic_file_llseek,
.read = do_sync_read,
.write = do_sync_write,
.aio_read = generic_file_aio_read,
.aio_write = ext4_file_write,
.unlocked_ioctl = ext4_ioctl,
.mmap = ext4_file_mmap,
.open = ext4_file_open,
.release = ext4_release_file,
.fsync = ext4_sync_file,
.splice_read = generic_file_splice_read,
.splice_write = generic_file_splice_write,
;

ext4 文件的文件操作函数集被设置为 ext4_file_operations（也说就是：file->f_op = ext4_file_operations），从上面代码可以看出，ext4_file_operations 并没有提供 poll 接口。所以，当调用 epoll_ctl 把文件添加到 epoll 中进行监听时，就会返回 Operation not permitted 的错误。

从上面的分析可知，当文件系统提供 poll 接口时，就可以把文件添加到 epoll 中进行监听。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/HGeHm30pilIFaik2Hi9fBg