如何使read(2)调用强制返回EINVAL以模拟pidfd特性？

背景 #

我正在编写代码，在不支持pidfds的平台（旧版Linux、其他Unix系统）上模拟pidfds的某一项特性。

我做这件事的目的：一是为了在老旧平台上测试pidfd相关代码，二是作为个人挑战，主要是出于乐趣。

我明确不会重新实现pidfd的全部功能；我根本不关心进程、/proc或PID。我只想模拟pidfd文件描述符的三个行为之一：

• 若以阻塞模式打开，read调用会阻塞。
• 若以非阻塞模式打开或通过fcntl设置为非阻塞模式，read调用返回EWOULDBLOCK。
• read调用明确返回EINVAL。

第三点是难点，也是当前pidfds的一个特殊之处（很少有其他对象会为read()故意返回EINVAL）。

问题 #

我希望在其他类型的文件描述符上实现该行为（类型不限）。具体来说，我需要这样的文件描述符：

• 默认情况下遵循常规的O_NONBLOCK（或非O_NONBLOCK）行为。
• 在对其执行某操作后，所有原本不会返回错误的read(2)调用都将返回EINVAL，无论read(2)的参数如何。

事实证明这出奇地棘手。

已尝试方案 #

read(2)的手册页指出，在以下情况会返回EINVAL：

fd关联的对象不适合读取；或者文件以O_DIRECT标志打开，且buf指定的地址、count指定的值或文件偏移未正确对齐。

……或者在timerfd上调用read(2)时传入无效的缓冲区大小。

timerfd和O_DIRECT的情况都不满足我的要求，因为它们仅在向read(2)传入特定参数时才返回EINVAL，而我需要在所有非错误场景下都返回该值。

我还尝试了signalfds（未找到read返回EINVAL的情况）、inotify文件描述符（同样未找到），以及强制close(2)或shutdown(2)管道、FIFO和匿名套接字的各种组合。

不过我对POSIX的细节不太熟悉，所以完全有可能我遗漏了某些点，能让我已测试过的文件描述符类型返回EINVAL。

如果有能在BSD/MacOS上运行的解决方案更佳，不过任何方案都可以，哪怕是Linux专属或特定内核版本的方案。

我尝试了其他问题中的一些技巧，但它们大多生成EINVAL以外的错误码。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zac B