EVENTFD(2)

ИМЯ
eventfd - создаёт файловый дескриптор для уведомления о событиях

ОБЗОР
#include <sys/eventfd.h>

int eventfd(unsigned int initval, int flags);

ОПИСАНИЕ
Вызов eventfd() создаёт «объект eventfd», который можно использовать в качестве механизма ожидания/уведомления о событиях в приложениях пространства пользователя и ядра. Объект содержит беззнаковое 64-битный (uint64_t) счётчик, обслуживаемый ядром. Этот счётчик инициализируется значением, указанным в аргументе initval. Для изменения поведения eventfd() можно использовать следующие значения flags (через OR):

EFD_CLOEXEC (начиная с Linux 2.6.27)
    Устанавливает флаг close-on-exec (FD_CLOEXEC) для нового открытого файлового дескриптора. Смотрите описание флага O_CLOEXEC в open(2) для того, чтобы узнать как это может пригодиться.

EFD_NONBLOCK (начиная с Linux 2.6.27)
    Устанавливает флаг состояния файла O_NONBLOCK для нового открытого файлового дескриптора. Использование данного флага заменяет дополнительные вызовы fcntl(2) для достижения того же результата.

EFD_SEMAPHORE (начиная с Linux 2.6.30)
    Предоставляет семафоро-подобную семантику для чтения из нового файлового дескриптора. Смотрите ниже.

До версии Linux 2.6.26 аргумент flags не использовался, и должен быть равен нулю. При завершении работы eventfd() возвращает новый файловый дескриптор, который можно использовать для ссылки на объект eventfd. Над этим файловым дескриптором можно выполнять следующие операции:

read(2)
    Каждый выполнившийся вызов read(2) возвращает 8-байтное целое. Вызов read(2) завершится с ошибкой EINVAL, если размер указанного буфера будет меньше 8 байт.

    Возвращаемое read(2) значение имеет порядок байт узла, т. е., используемый порядок байт для целых на машине узла.

    Семантика read(2) зависит от значения счётчика eventfd — равно оно нулю или нет, и был ли указан флаг EFD_SEMAPHORE при создании файлового дескриптора eventfd:

    *   Если флаг EFD_SEMAPHORE не указан и счётчик eventfd не равен нулю, то read(2) возвращает 8 байт с его значением и значение счётчика сбрасывается в ноль.

    *   Если флаг EFD_SEMAPHORE задан указан и счётчик eventfd не равен нулю, то read(2) возвращает 8 байт, содержащие значение 1, и значение счётчика уменьшается на 1.

    *   Если счётчик eventfd равен нулю во время вызова read(2), то вызов блокируется до тех пор, пока счётчик станет не равным нулю (время работы read(2) описано выше) или завершается с ошибкой EAGAIN, если файловый дескриптор создан неблокируемым.

write(2)
    При вызове write(2) из его буфера к счётчику добавляется 8-байтовое целое значение. Максимальное значение, которое может храниться в счётчике, равно наибольшему 64-битному беззнаковому значению минус 1 (т.е., 0xfffffffffffffffe). Если при добавлении значение счётчика превысит максимум, то write(2) заблокируется до тех пор, пока для файлового дескриптора не будет выполнен вызов read(2), или завершится с ошибкой EAGAIN, если файловый дескриптор создан неблокируемым.

    Вызов write(2) завершится с ошибкой EINVAL, если размер указанного буфера меньше 8 байт, или если попытаться записать значение 0xffffffffffffffff.

poll(2), select(2) (и подобные)
    Возвращённый файловый дескриптор поддерживает poll(2) (и, аналогично, epoll(7)) и select(2) следующим образом:

    *   Файловый дескриптор доступен для чтения (в select(2) аргумент readfds; в poll(2) флаг POLLIN), если счётчик больше 0.

    *   Файловый дескриптор доступен для записи (в select(2) аргумент writefds; в poll(2) флаг POLLOUT), если можно записать значение равное, как минимум, "1" без блокировки.

    *   Если обнаружено переполнение счётчика, то select(2) указывает на файловый дескриптор, доступный на чтение и запись, и poll(2) возвращает событие POLLERR. Как упоминалось ранее, write(2) никогда не может вызвать переполнение счётчика. Однако переполнение может произойти, если подсистемой KAIO выполнится (возможно теоретически) 2^64 "передач сигналов" eventfd. Если переполнение произошло, то read(2) вернёт максимальное значение типа uint64_t (т.е., 0xffffffffffffffff).

    Файловый дескриптор eventfd также поддерживает другие мультиплексные программные интерфейсы: pselect(2) и ppoll(2).

close(2)
    Если файловый дескриптор больше не требуется, его нужно закрыть. Когда все файловые дескрипторы, связанные с одним объектом eventfd, будут закрыты, ядро освобождает ресурсы объекта.

Копия файлового дескриптора, созданного eventfd(), наследуется потомком, созданным с помощью fork(2). Копия файлового дескриптора связывается с тем же объектом eventfd. Файловые дескрипторы, созданные eventfd(), сохраняются при вызове execve(2), если не указан флаг закрытия-при-exec.

ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ
При успешном выполнении eventfd() возвращает новый файловый дескриптор eventfd. При ошибке возвращается -1, и errno устанавливается в соответствующее значение.

ОШИБКИ

EINVAL
    В flags указано неподдерживаемое значение.

EMFILE
    Было достигнуто ограничение по открытым файловым дескриптором на процесс.

ENFILE
    Достигнуто максимальное количество открытых файлов в системе.

ENODEV
    Не удалось смонтировать (внутреннее) безымянное устройство inode.

ENOMEM
    Недостаточно памяти для создания нового файлового дескриптора eventfd.

ВЕРСИИ
Вызов eventfd() доступен в Linux начиная с ядра 2.6.22. Поддержка в glibc появилась в версии 2.8. Системный вызов eventfd2() (см. ЗАМЕЧАНИЯ) доступен в Linux начиная с ядра 2.6.27. В glibc версии 2.9 в обёртке eventfd() используется системный вызов eventfd2(), если он поддерживается ядром.

СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТАМ
Вызовы eventfd() и eventfd2() есть только в Linux.

ЗАМЕЧАНИЯ
Приложения могут использовать файловый дескриптор eventfd вместо канала (см. pipe(2)) во всех случаях, когда канал используется только для сигнализации о событиях. Издержки ядра по файловому дескриптору eventfd намного меньше, чем по каналу и требуется только один файловый дескриптор (против двух, при использовании канала). При использовании в ядре файловый дескриптор eventfd может предоставлять мост из ядерного в пользовательское пространство, позволяя например работать, подобно KAIO ( ядерный AIO), сигнализируя, что завершена какая-то операция над файловым дескриптором. Важным моментом файлового дескриптора eventfd является то, что за ним можно следить как за обычным файловым дескриптором с помощью select(2), poll(2) или epoll(7). Это означает, что приложение может одновременно отслеживать готовность "обычных" файлов и готовность других механизмов ядра, которые поддерживают интерфейс eventfd. (Без интерфейса eventfd() эти механизмы невозможно мультиплексировать через select(2), poll(2) или epoll(7).)

  Отличия между библиотекой C и ABI ядра
Основу составляют два системных вызова Linux: eventfd() и более новый eventfd2(). В первом системном вызове не реализован аргумент flags. Последний системный вызов использует значения flags, которые были описаны ранее. Обёрточная функция glibc использует eventfd2(), если он доступен.

  Дополнительные возможности glibc
В библиотеке GNU C определён дополнительный тип и две функции, которые пытаются устранить сложности чтения и записи из файлового дескриптора eventfd:
typedef uint64_t eventfd_t;
int eventfd_read(int fd, eventfd_t *value);
int eventfd_write(int fd, eventfd_t value);
Функции выполняют операции чтения и записи из файлового дескриптора eventfd, и возвращают 0, если передано правильное количество байт и -1 в противном случае.

ПРИМЕР

Следующая программа создаёт файловый дескриптор eventfd и затем создаёт дочерний процесс. Пока родительский процесс на короткое время засыпает, потомок пишет все числа, переданные в командной строке программы, в файловый дескриптор eventfd. Когда родитель просыпается, он читает их из файлового дескриптора eventfd. Пример сеанса работы с программой:
$ ./a.out 1 2 4 7 14
Child writing 1 to efd
Child writing 2 to efd
Child writing 4 to efd
Child writing 7 to efd
Child writing 14 to efd
Child completed write loop
Parent about to read
Parent read 28 (0x1c) from efd

  Исходный код программы
#include <sys/eventfd.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>             /* определение uint64_t */
#define handle_error(msg) \
    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
int
main(int argc, char *argv[])
{
    int efd, j;
    uint64_t u;
    ssize_t s;
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Использование: %s <num>...\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    efd = eventfd(0, 0);
    if (efd == -1)
        handle_error("eventfd");
    switch (fork()) {
    case 0:
        for (j = 1; j < argc; j++) {
            printf("Child writing %s to efd\n", argv[j]);
            u = strtoull(argv[j], NULL, 0);
                    /* в strtoull() разрешены различные основания */
            s = write(efd, &u, sizeof(uint64_t));
            if (s != sizeof(uint64_t))
                handle_error("write");
        }
        printf("Child completed write loop\n");
        exit(EXIT_SUCCESS);
    default:
        sleep(2);
        printf("Parent about to read\n");
        s = read(efd, &u, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t))
            handle_error("read");
        printf("Parent read %llu (0x%llx) from efd\n",
                (unsigned long long) u, (unsigned long long) u);
        exit(EXIT_SUCCESS);
    case -1:
        handle_error("fork");
    }
}

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
futex(2), pipe(2), poll(2), read(2), select(2), signalfd(2), timerfd_create(2), write(2), epoll(7), sem_overview(7)