POLL机制的内核代码详解

POLL机制的内核代码详解

Linux APP 系统调用,基本都可以在它的名字前加上 sys_ 前缀,这就是它在内核中对应的函数。比如系统调用 openreadwritepoll ,与之对应的内核函数为 sys_opensys_readsys_writesys_poll

对于系统调用 pollselect ,他们对应的内核函数都是 sys_poll。分析 sys_poll ,即可理解 poll 机制。

sys_poll 函数

sys_poll 位于 fs/select.c 文件中,代码如下:

SYSCALL_DEFINE3(poll, struct pollfd __user *, ufds, unsigned int, nfds,
                int, timeout_msecs)
{
    struct timespec64 end_time, *to = NULL;
    int ret;
    if (timeout_msecs >= 0) {
        to = &end_time;
        poll_select_set_timeout(to, timeout_msecs / MSEC_PER_SEC,
        NSEC_PER_MSEC * (timeout_msecs % MSEC_PER_SEC));
    }
    ret = do_sys_poll(ufds, nfds, to);
    ……

SYSCALL_DEFINE3 是一个宏,它定义于 include/linux/syscalls.h,展开后就有 sys_poll 函数。
sys_poll 对超时参数稍作处理后,直接调用 do_sys_poll。

do_sys_poll 函数

do_sys_poll 位于 fs/select.c 文件中,我们忽略其他代码,只看关键部分:

int do_sys_poll(struct pollfd __user *ufds, unsigned int nfds,
                struct timespec64 *end_time)
{
    ……
    poll_initwait(&table);
    fdcount = do_poll(head, &table, end_time);
    poll_freewait(&table);
    ……
}

poll_initwait 函数非常简单,它初始化一个 poll_wqueues 变量 table:

poll_initwait
init_poll_funcptr(&pwq->pt, __pollwait);
pt->qproc = qproc;

即 table->pt->qproc = __pollwait, __pollwait 将在驱动的 poll 函数里用到。do_poll 函数才是核心,继续看代码。

do_poll 函数

do_poll 函数位于 fs/select.c 文件中,这是 POLL 机制中最核心的代码,贴图如下:
在这里插入图片描述
① 从这里开始,将会导致驱动程序的 poll 函数被第一次调用
沿着②③④⑤,你可以看到:驱动程序里的poll_wait会调用__pollwait 函数把线程放入某个队列。
当执行完①之后,在⑥或⑦处, pt->_qproc 被设置为 NULL,所以第二次调用驱动程序的 poll 时,不会再次把线程放入某个队列里。
⑧ 如果驱动程序的 poll 返回有效值,则 count 非 0,跳出循环;
⑨ 否则休眠一段时间;当休眠时间到,或是被中断唤醒时,会再次循环、再次调用驱动程序的 poll。

回顾 APP 的代码, APP 可以指定“想等待某些事件”, poll 函数返回后,可以知道“发生了哪些事件”:
在这里插入图片描述
驱动程序里怎么体现呢?在上上一个图中,看②位置处,细说如下:
在这里插入图片描述

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