lib/libc/sys/kqueue.2

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  19 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
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  23 .\" SUCH DAMAGE.
  24 .\"
  25 .\" $FreeBSD: src/lib/libc/sys/kqueue.2,v 1.1.2.16 2002/07/02 21:05:08 mp Exp $
  26 .\"
  27 .Dd December 4, 2015
  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 .Fn kqueue
  47 provides a generic method of notifying the user when an event
  48 happens or a condition holds, based on the results of small
  49 pieces of kernel code termed filters.
  50 A kevent is identified by the (ident, filter) pair; there may only
  51 be one unique kevent per kqueue.
  52 .Pp
  53 The filter is executed upon the initial registration of a kevent
  54 in order to detect whether a preexisting condition is present, and is also
  55 executed whenever an event is passed to the filter for evaluation.
  56 If the filter determines that the condition should be reported,
  57 then the kevent is placed on the kqueue for the user to retrieve.
  58 .Pp
  59 The filter is also run when the user attempts to retrieve the kevent
  60 from the kqueue.
  61 If the filter indicates that the condition that triggered
  62 the event no longer holds, the kevent is removed from the kqueue and
  63 is not returned.
  64 .Pp
  65 Multiple events which trigger the filter do not result in multiple
  66 kevents being placed on the kqueue; instead, the filter will aggregate
  67 the events into a single struct kevent.
  68 Calling
  69 .Fn close
  70 on a file descriptor will remove any kevents that reference the descriptor.
  71 .Pp
  72 .Fn kqueue
  73 creates a new kernel event queue and returns a descriptor.
  74 The queue is not inherited by a child created with
  75 .Xr fork 2 .
  76 However, if
  77 .Xr rfork 2
  78 is called without the
  79 .Dv RFFDG
  80 flag, then the descriptor table is shared,
  81 which will allow sharing of the kqueue between two processes.
  82 .Pp
  83 .Fn kevent
  84 is used to register events with the queue, and return any pending
  85 events to the user.
  86 .Fa changelist
  87 is a pointer to an array of
  88 .Va kevent
  89 structures, as defined in
  90 .In sys/event.h .
  91 All changes contained in the
  92 .Fa changelist
  93 are applied before any pending events are read from the queue.
  94 .Fa nchanges
  95 gives the size of
  96 .Fa changelist .
  97 .Fa eventlist
  98 is a pointer to an array of kevent structures.
  99 .Fa nevents
 100 determines the size of
 101 .Fa eventlist .
 102 If
 103 .Fa timeout
 104 is a non-NULL pointer, it specifies a maximum interval to wait
 105 for an event, which will be interpreted as a struct timespec.
 106 If
 107 .Fa timeout
 108 is a NULL pointer,
 109 .Fn kevent
 110 waits indefinitely.
 111 To effect a poll, the
 112 .Fa timeout
 113 argument should be non-NULL, pointing to a zero-valued
 114 .Va timespec
 115 structure.
 116 The same array may be used for the
 117 .Fa changelist
 118 and
 119 .Fa eventlist .
 120 .Pp
 121 .Fn EV_SET
 122 is a macro which is provided for ease of initializing a
 123 kevent structure.
 124 .Pp
 125 The
 126 .Va kevent
 127 structure is defined as:
 128 .Bd -literal
 129 struct kevent {
 130         uintptr_t ident;        /* identifier for this event */
 131         short     filter;       /* filter for event */
 132         u_short   flags;        /* action flags for kqueue */
 133         u_int     fflags;       /* filter flag value */
 134         intptr_t  data;         /* filter data value */
 135         void      *udata;       /* opaque user data identifier */
 136 };
 137 .Ed
 138 .Pp
 139 The fields of
 140 .Fa struct kevent
 141 are:
 142 .Bl -tag -width XXXfilter
 143 .It ident
 144 Value used to identify this event.
 145 The exact interpretation is determined by the attached filter,
 146 but often is a file descriptor.
 147 .It filter
 148 Identifies the kernel filter used to process this event.
 149 The pre-defined system filters are described below.
 150 .It flags
 151 Actions to perform on the event.
 152 .It fflags
 153 Filter-specific flags.
 154 .It data
 155 Filter-specific data value.
 156 .It udata
 157 Opaque user-defined value passed through the kernel unchanged.
 158 .El
 159 .Pp
 160 The
 161 .Va flags
 162 field can contain the following values:
 163 .Bl -tag -width ".Dv EV_DISPATCH"
 164 .It Dv EV_ADD
 165 Adds the event to the kqueue.
 166 Re-adding an existing event will modify the parameters of the original
 167 event, and not result in a duplicate entry.
 168 Adding an event automatically enables it, unless overridden by the
 169 .Dv EV_DISABLE
 170 flag.
 171 .It Dv EV_ENABLE
 172 Permit
 173 .Fn kevent
 174 to return the event if it is triggered.
 175 .It Dv EV_DISABLE
 176 Disable the event so
 177 .Fn kevent
 178 will not return it.
 179 The filter itself is not disabled.
 180 .It Dv EV_DISPATCH
 181 Disable the event source immediately after delivery of an event.
 182 See
 183 .Dv EV_DISABLE
 184 above.
 185 .It Dv EV_DELETE
 186 Removes the event from the kqueue.
 187 Events which are attached to file descriptors are automatically
 188 deleted on the last close of the descriptor.
 189 .It Dv EV_RECEIPT
 190 This flag is useful for making bulk changes to a kqueue without draining
 191 any pending events.
 192 When passed as input, it forces
 193 .Dv EV_ERROR
 194 to always be returned.
 195 When a filter is successfully added the
 196 .Va data
 197 field will be zero.
 198 .It Dv EV_ONESHOT
 199 Causes the event to return only the first occurrence of the filter
 200 being triggered.
 201 After the user retrieves the event from the kqueue, it is deleted.
 202 .It Dv EV_CLEAR
 203 After the event is retrieved by the user, its state is reset.
 204 This is useful for filters which report state transitions
 205 instead of the current state.
 206 Note that some filters may automatically set this flag internally.
 207 .It Dv EV_EOF
 208 Filters may set this flag to indicate filter-specific EOF condition.
 209 .It Dv EV_ERROR
 210 See
 211 .Sx RETURN VALUES
 212 below.
 213 .El
 214 .Pp
 215 The predefined system filters are listed below.
 216 Arguments may be passed to and from the filter via the
 217 .Va fflags
 218 and
 219 .Va data
 220 fields in the kevent structure.
 221 .Bl -tag -width ".Dv EVFILT_SIGNAL"
 222 .It Dv EVFILT_READ
 223 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever
 224 there is data available to read.
 225 The behavior of the filter is slightly different depending
 226 on the descriptor type.
 227 .Bl -tag -width 2n
 228 .It Sockets
 229 Sockets which have previously been passed to
 230 .Fn listen
 231 return when there is an incoming connection pending.
 232 .Va data
 233 contains the size of the listen backlog.
 234 .Pp
 235 Other socket descriptors return when there is data to be read,
 236 subject to the
 237 .Dv SO_RCVLOWAT
 238 value of the socket buffer.
 239 This may be overridden with a per-filter low water mark at the
 240 time the filter is added by setting the
 241 .Dv NOTE_LOWAT
 242 flag in
 243 .Va fflags ,
 244 and specifying the new low water mark in
 245 .Va data .
 246 On return,
 247 .Va data
 248 contains the number of bytes in the socket buffer.
 249 .Pp
 250 If the read direction of the socket has shutdown, then the filter also sets
 251 .Dv EV_EOF
 252 in
 253 .Va flags ,
 254 and returns the socket error (if any) in
 255 .Va fflags .
 256 It is possible for EOF to be returned (indicating the connection is gone)
 257 while there is still data pending in the socket buffer.
 258 .It Vnodes
 259 Returns when the file pointer is not at the end of file.
 260 .Va data
 261 contains the offset from current position to end of file,
 262 and may be negative.
 263 .It "Fifos, Pipes"
 264 Returns when the there is data to read;
 265 .Va data
 266 contains the number of bytes available.
 267 .Pp
 268 When the last writer disconnects, the filter will set
 269 .Dv EV_EOF
 270 in
 271 .Va flags .
 272 This may be cleared by passing in
 273 .Dv EV_CLEAR ,
 274 at which point the filter will resume waiting for data to become
 275 available before returning.
 276 .El
 277 .It Dv EVFILT_WRITE
 278 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever
 279 it is possible to write to the descriptor.
 280 For sockets, pipes and fifos,
 281 .Va data
 282 will contain the amount of space remaining in the write buffer.
 283 The filter will set
 284 .Dv EV_EOF
 285 when the reader disconnects, and for the fifo case, this may be cleared
 286 by use of
 287 .Dv EV_CLEAR .
 288 Note that this filter is not supported for vnodes.
 289 .Pp
 290 For sockets, the low water mark and socket error handling is
 291 identical to the
 292 .Dv EVFILT_READ
 293 case.
 294 .It Dv EVFILT_EXCEPT
 295 Takes a descriptor as the identifier, and returns whenever one of the
 296 specified exceptional conditions has occurred on the descriptor. Conditions
 297 are specified in
 298 .Va fflags .
 299 Currently, a filter can monitor the reception of out-of-band data with
 300 .Dv NOTE_OOB .
 301 .It Dv EVFILT_AIO
 302 The sigevent portion of the AIO request is filled in, with
 303 .Va sigev_notify_kqueue
 304 containing the descriptor of the kqueue that the event should
 305 be attached to,
 306 .Va sigev_value
 307 containing the udata value, and
 308 .Va sigev_notify
 309 set to
 310 .Dv SIGEV_KEVENT .
 311 When the aio_* function is called, the event will be registered
 312 with the specified kqueue, and the
 313 .Va ident
 314 argument set to the
 315 .Fa struct aiocb
 316 returned by the aio_* function.
 317 The filter returns under the same conditions as aio_error.
 318 .Pp
 319 Alternatively, a kevent structure may be initialized, with
 320 .Va ident
 321 containing the descriptor of the kqueue, and the
 322 address of the kevent structure placed in the
 323 .Va aio_lio_opcode
 324 field of the AIO request.
 325 However, this approach will not work on architectures with 64-bit
 326 pointers, and should be considered deprecated.
 327 .It Dv EVFILT_VNODE
 328 Takes a file descriptor as the identifier and the events to watch for in
 329 .Va fflags ,
 330 and returns when one or more of the requested events occurs on the descriptor.
 331 The events to monitor are:
 332 .Bl -tag -width ".Dv NOTE_RENAME"
 333 .It Dv NOTE_DELETE
 334 .Fn unlink
 335 was called on the file referenced by the descriptor.
 336 .It Dv NOTE_WRITE
 337 A write occurred on the file referenced by the descriptor.
 338 .It Dv NOTE_EXTEND
 339 The file referenced by the descriptor was extended.
 340 .It Dv NOTE_ATTRIB
 341 The file referenced by the descriptor had its attributes changed.
 342 .It Dv NOTE_LINK
 343 The link count on the file changed.
 344 .It Dv NOTE_RENAME
 345 The file referenced by the descriptor was renamed.
 346 .It Dv NOTE_REVOKE
 347 Access to the file was revoked via
 348 .Xr revoke 2
 349 or the underlying fileystem was unmounted.
 350 .El
 351 .Pp
 352 On return,
 353 .Va fflags
 354 contains the events which triggered the filter.
 355 .It Dv EVFILT_PROC
 356 Takes the process ID to monitor as the identifier and the events to watch for
 357 in
 358 .Va fflags ,
 359 and returns when the process performs one or more of the requested events.
 360 If a process can normally see another process, it can attach an event to it.
 361 The events to monitor are:
 362 .Bl -tag -width ".Dv NOTE_TRACKERR"
 363 .It Dv NOTE_EXIT
 364 The process has exited.
 365 .It Dv NOTE_FORK
 366 The process has called
 367 .Fn fork .
 368 .It Dv NOTE_EXEC
 369 The process has executed a new process via
 370 .Xr execve 2
 371 or similar call.
 372 .It Dv NOTE_TRACK
 373 Follow a process across
 374 .Fn fork
 375 calls.
 376 The parent process will return with
 377 .Dv NOTE_TRACK
 378 set in the
 379 .Va fflags
 380 field, while the child process will return with
 381 .Dv NOTE_CHILD
 382 set in
 383 .Va fflags
 384 and the parent PID in
 385 .Va data .
 386 .It Dv NOTE_TRACKERR
 387 This flag is returned if the system was unable to attach an event to
 388 the child process, usually due to resource limitations.
 389 .El
 390 .Pp
 391 On return,
 392 .Va fflags
 393 contains the events which triggered the filter.
 394 .It Dv EVFILT_SIGNAL
 395 Takes the signal number to monitor as the identifier and returns
 396 when the given signal is delivered to the process.
 397 This coexists with the
 398 .Fn signal
 399 and
 400 .Fn sigaction
 401 facilities, and has a lower precedence.
 402 The filter will record all attempts to deliver a signal to a process,
 403 even if the signal has been marked as
 404 .Dv SIG_IGN .
 405 Event notification happens after normal signal delivery processing.
 406 .Va data
 407 returns the number of times the signal has occurred since the last call to
 408 .Fn kevent .
 409 This filter automatically sets the
 410 .Dv EV_CLEAR
 411 flag internally.
 412 .It Dv EVFILT_TIMER
 413 Establishes an arbitrary timer identified by
 414 .Va ident .
 415 When adding a timer,
 416 .Va data
 417 specifies the timeout period in milliseconds.
 418 The timer will be periodic unless
 419 .Dv EV_ONESHOT
 420 is specified.
 421 On return,
 422 .Va data
 423 contains the number of times the timeout has expired since the last call to
 424 .Fn kevent .
 425 This filter automatically sets the
 426 .Dv EV_CLEAR
 427 flag internally.
 428 .El
 429 .Sh RETURN VALUES
 430 .Fn kqueue
 431 creates a new kernel event queue and returns a file descriptor.
 432 If there was an error creating the kernel event queue, a value of -1 is
 433 returned and
 434 .Va errno
 435 set.
 436 .Pp
 437 .Fn kevent
 438 returns the number of events placed in the
 439 .Fa eventlist ,
 440 up to the value given by
 441 .Fa nevents .
 442 If an error occurs while processing an element of the
 443 .Fa changelist
 444 and there is enough room in the
 445 .Fa eventlist ,
 446 then the event will be placed in the
 447 .Fa eventlist
 448 with
 449 .Dv EV_ERROR
 450 set in
 451 .Va flags
 452 and the system error in
 453 .Va data .
 454 Otherwise,
 455 .Dv -1
 456 will be returned, and
 457 .Va errno
 458 will be set to indicate the error condition.
 459 If the time limit expires, then
 460 .Fn kevent
 461 returns 0.
 462 .Sh ERRORS
 463 The
 464 .Fn kqueue
 465 function fails if:
 466 .Bl -tag -width Er
 467 .It Bq Er ENOMEM
 468 The kernel failed to allocate enough memory for the kernel queue.
 469 .It Bq Er EMFILE
 470 The per-process descriptor table is full.
 471 .It Bq Er ENFILE
 472 The system file table is full.
 473 .El
 474 .Pp
 475 The
 476 .Fn kevent
 477 function fails if:
 478 .Bl -tag -width Er
 479 .It Bq Er EACCES
 480 The process does not have permission to register a filter.
 481 .It Bq Er EFAULT
 482 There was an error reading or writing the
 483 .Va kevent
 484 structure.
 485 .It Bq Er EBADF
 486 The specified descriptor is invalid.
 487 .It Bq Er EINTR
 488 A signal was delivered before the timeout expired and before any
 489 events were placed on the kqueue for return.
 490 .It Bq Er EINVAL
 491 The specified time limit or filter is invalid.
 492 .It Bq Er ENOENT
 493 The event could not be found to be modified or deleted.
 494 .It Bq Er ENOMEM
 495 No memory was available to register the event.
 496 .It Bq Er ESRCH
 497 The specified process to attach to does not exist.
 498 .El
 499 .Sh SEE ALSO
 500 .Xr poll 2 ,
 501 .Xr read 2 ,
 502 .Xr select 2 ,
 503 .Xr sigaction 2 ,
 504 .Xr write 2 ,
 505 .Xr aio_error 3 ,
 506 .Xr aio_read 3 ,
 507 .Xr aio_return 3 ,
 508 .Xr signal 3
 509 .Sh HISTORY
 510 The
 511 .Fn kqueue
 512 and
 513 .Fn kevent
 514 functions first appeared in
 515 .Fx 4.1 .
 516 .Sh AUTHORS
 517 The
 518 .Fn kqueue
 519 system and this manual page were written by
 520 .An Jonathan Lemon Aq Mt jlemon@FreeBSD.org .
 521 .Sh BUGS
 522 Currently it is only possible to watch a
 523 .Xr vnode 9
 524 on
 525 .Xr HAMMER 5 ,
 526 .Xr tmpfs 5
 527 and
 528 .Xr UFS 5
 529 file systems.