使用Epoll 能监听普通文件吗?

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2021年6月4日13:04:50
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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 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。

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