Linux驱动---字符设备poll方法的实现

1、多路复用机制Select、poll、epoll

IO多路复用就是通过一种机制，一个进程就可以监视多个描述符，一旦某个描述符就位（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作

select、poll、epoll是Linux API提供的IO复用方式

2、API原型

select

select系统调用是用来让我们的程序监视多个文件句柄的状态变化的

select函数监视的文件描述符分3类：
writefds、readfds、exceptfds

调用后select函数会阻塞，直到有描述符就绪（有数据可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。

select的缺点：
1、单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限
2、对socket进行扫描时是线性扫描，即采用轮询的方法，效率较低
3、需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该机构时复制开销大

poll

和select函数一样，监听多个文件描述符，知道条件满足或超过的时候poll返回，通过遍历文件描述符来获取已经就绪的描述符。

不同于select使用三个位图来表示三个fdset的方式，poll使用一个pollfd的指针实现

pollfd并没有最大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）

poll的缺点：
缺点基本与select函数一致
1.poll返回后,通过遍历文件描述符来获取已经就绪的描述符。
2.同时连接的大量客户端在一-时刻可能只有很少的处于就绪状态,因此随着监视的描述符数量的增长,其效率也会线性下降。

epoll

epoll是在2.6内核中提出的,是select和poll的增强版本

epoll使用一个文件描述符管理多个描述符,将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中，这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。

epoll的优点：
1、监视的描述符数量不受限制
它所支持的FD_上限是最大可以打开文件的数目, 这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB内存的机器上大约是10万左右,具体数目可以cat/proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。
2、IO的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降
epoll不同于select和poll轮询的方式,而是通过每个fd定义的回调函数来实现的。只有就绪的fd才会执行回调函数。
3. epoll使用一个文件描述符管理多个描述符
将用户关系的文件描述符的事件存放到内核的一个事件表中,这样在用户空间和内核空间的copy只需一次。

3、性能对比

4、poll方法实现

unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_ table_ struct *)
返回值: event事件

static inline
void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_head_t *wait_address, poll_table *p)

typedef struct poll_table_struct {
poll_queue_proc _qproc;
unsigned long _key;
} poll_table;

事件类型：

5、参考实例

static unsigned int hello_ poll (struct file * filep, struct poll_ table_ struct *ptable)
{
	unsigned int mask = 0;
	poll _wait(filep,&rq,ptable);
	poll _wait(filep,&wq,ptable);
	if(have_ data == 1)
	{
		mask | = POLLIN;
	if(have_ data == 0)
	{
		mask| = POLLOUT;
	}
	return mask;
}