Linux内核开发之异步通知与异步I/O(二)

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原创最新推荐文章于 2026-03-11 04:22:38 发布 408 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Linux 设备驱动中的 I/O模型（二）—— 异步通知和异步I/O 阻塞和非阻塞访问、poll() 函数提供了较多地解决设备访问的机制，但是如果有了异步通知整套机制就更加完善了。异步通知的意思是：一旦设备就绪，则主动通知应用程序，这样应用程序根本就不需要查询设备状态，这一点非常类似于硬件上“中断”的概念，比较准确的称谓是“信号驱动的异步I/O”。信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，在原理上，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一阅读详情

“曾经有一份真挚的爱情摆在面前，我却不懂珍惜；曾经有一个承诺，我却倍感珍惜，今天一定要好好讲讲..”

讲讲啥，讲讲上节说的那个异步通知的例子呗，大家喜欢看代码，咋们就先上代码:

struct globalfifo_dev                                     
{                                                        
  struct cdev cdev; /*cdev结构体*/                       
  unsigned int current_len;    /*fifo有效数据长度*/
  unsigned char mem[GLOBALFIFO_SIZE]; /*全局内存*/        
  struct semaphore sem; /*并发控制用的信号量*/           
  wait_queue_head_t r_wait; /*阻塞读用的等待队列头*/     
  wait_queue_head_t w_wait; /*阻塞写用的等待队列头*/    
  struct fasync_struct *async_queue; /* 异步结构体指针，用于读 */ 
};
/*文件释放函数*/
int globalfifo_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	/* 将文件从异步通知列表中删除 */
  globalmem_fasync( - 1, filp, 0);
  return 0;
}

static int globalfifo_fasync(int fd, struct file *filp, int mode)
{
	struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data; 
	return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);
}

/*globalfifo写操作*/
static ssize_t globalfifo_write(struct file *filp, const char __user *buf,
  size_t count, loff_t *ppos)
{
  struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data; //获得设备结构体指针
  int ret;
  DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); //定义等待队列

  down(&dev->sem); //获取信号量
  add_wait_queue(&dev->w_wait, &wait); //进入写等待队列头

  /* 等待FIFO非满 */
  if (dev->current_len == GLOBALFIFO_SIZE)
  {
    if (filp->f_flags &O_NONBLOCK)
    //如果是非阻塞访问
    {
      ret =  - EAGAIN;
      goto out;
    } 
    __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); //改变进程状态为睡眠
    up(&dev->sem);

    schedule(); //调度其他进程执行
    if (signal_pending(current))
    //如果是因为信号唤醒
    {
      ret =  - ERESTARTSYS;
      goto out2;
    }

    down(&dev->sem); //获得信号量
  }

  /*从用户空间拷贝到内核空间*/
  if (count > GLOBALFIFO_SIZE - dev->current_len)
    count = GLOBALFIFO_SIZE - dev->current_len;

  if (copy_from_user(dev->mem + dev->current_len, buf, count))
  {
    ret =  - EFAULT;
    goto out;
  }
  else
  {
    dev->current_len += count;
    printk(KERN_INFO "written %d bytes(s),current_len:%d\n", count, dev
      ->current_len);

    wake_up_interruptible(&dev->r_wait); //唤醒读等待队列
    /* 产生异步读信号 */
    if (dev->async_queue)
       kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);
    
    ret = count;
  }

  out: up(&dev->sem); //释放信号量
  out2:remove_wait_queue(&dev->w_wait, &wait); //从附属的等待队列头移除
  set_current_state(TASK_RUNNING);
  return ret;
}

下面再给出测试程序：

#include ...
//接收到异步读信号的动作
void input_handler(int signum)
{
    printf("Receive a signal from globalfifo,signalnum:%d\n",signum);
}

int main()
{
  int fd, oflags;
  fd = open("/dev/globalfifo", O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
  if (fd !=  - 1)
  {
       //启动信号驱动机制
    signal(SIGIO, input_handler); //让input_handler()处理SIGIO信号
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
    fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);
    while(1)
    {
    	sleep(100);
    }
  }
  else
  {
    printf("device open failure\n");
  }
}