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异步通知 [复制链接]

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发表于 2009-12-03 17:32 |显示全部楼层

异步通知
   要弄明白这个问题,我们得从最基本的原理开始。我们知道,驱动程序运行在内核空间中,应用程序运行在用户空间中,两者是不能直接通信的。但在实际应用中,在设备已经准备好的时候,我们希望通知用户程序设备已经ok,用户程序可以读取了,这样应用程序就不需要一直查询该设备的状态,从而节约了资源,这就是异步通知。
好,那下一个问题就来了,这个过程如何实现呢?简单,两方面的工作。
驱动方面
1. 在设备抽象的数据结构中增加一个struct fasync_struct的指针
2. 实现设备操作中的fasync函数,这个函数很简单,其主体就是调用内核的fasync_helper函数。
3. 在需要向用户空间通知的地方(例如中断中)调用内核的kill_fasync函数。
4. 在驱动的release方法中调用前面定义的fasync函数
呵呵,简单吧,就三点。其中fasync_helper和kill_fasync都是内核函数,我们只需要调用就可以了。在1中定义的指针是一个重要参数,
fasync_helper和kill_fasync会使用这个参数。
应用层方面:
1. 利用signal或者sigaction设置SIGIO信号的处理函数
2. fcntl的F_SETOWN指令设置当前进程为设备文件owner
3. fcntl的F_SETFL指令设置FASYNC标志
完成了以上的工作的话,当内核执行到kill_fasync函数,用户空间SIGIO函数的处理函数就会被调用了。
呵呵,看起来不是很复杂把,让我们结合具体代码看看就更明白了。
先从应用层代码开始吧:
#include sys/types.h>
#include sys/stat.h>
#include stdio.h>
#include fcntl.h>
#include signal.h>
#include unistd.h>
#define MAX_LEN 100
void input_handler(int num)
//处理函数,没什么好讲的,用户自己定义
{
 char data[MAX_LEN];
 int len;
 //读取并输出STDIN_FILENO上的输入
 len = read(STDIN_FILENO, &data, MAX_LEN);
 data[len] = 0;
 printf("input available:%s\n", data);
}
main()
{
 int oflags; //启动信号驱动机制
 signal(SIGIO, input_handler);
/*
将SIGIO信号同input_handler函数关联起来,
一旦产生SIGIO信号,就会执行input_handler,
有点软中断的意思吧
*/
 fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());
/*
    STDIN_FILENO是打开的设备文件描述符,
    F_SETOWN用来决定操作是干什么的,
    getpid()是个系统调用,功能是找到一个进程号pid分配给当前进程
    整个函数的功能是STDIN_FILENO设置这个设备文件的主人为当前进程。
*/
 oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
/*得到打开文件描述符的状态*/
 fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);
/*
   设置文件描述符的状态为oflags | FASYNC属性,
   一旦文件描述符被设置成具有FASYNC属性的状态,
   也就是将设备文件切换到异步操作模式。
   这时系统就会自动调用驱动程序的fasync方法。
*/ //最后进入一个死循环,程序什么都不干了,只有信号能激发input_handler的运行
 //如果程序中没有这个死循环,会立即执行完毕
 while (1);
}
再看驱动层代码,驱动层其他部分代码不变,就是增加了一个fasync方法的实现以及一些改动
static struct fasync_struct *fasync_queue;
/*首先是定义一个结构体,其实这个结构体存放的是一个列表,这个列表保存的是
一系列设备文件,SIGIO信号就发送到这些设备上*/
static int my_fasync(int fd, struct file * filp, int on)
/*fasync方法的实现*/
{
    int retval;
    retval=fasync_helper(fd,filp,on,&fasync_queue);
    /*将该设备登记到fasync_queue队列中去*/
    if(retval0)
      return retval;
    return 0;
}
在驱动的release方法中我们再调用my_fasync方法
int my_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/*..processing..*/
        drm_fasync(-1, filp, 0);
        /*..processing..*/
}
这样后我们在需要的地方(比如中断)调用下面的代码,就会向fasync_queue队列里的设备发送SIGIO信号,应用程序收到信号,执行处理程序
   if (fasync_queue)
      kill_fasync(&fasync_queue, SIGIO, POLL_IN);
好了,这下大家知道该怎么用异步通知机制了吧?以下是几点说明[1]:
1 两个函数的原型
int fasync_helper(struct inode *inode, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **fa);
一个"帮忙者", 来实现 fasync 设备方法. mode 参数是传递给方法的相同的值, 而 fa 指针指向一个设备特定的
fasync_struct *void kill_fasync(struct fasync_struct *fa, int sig, int band);
如果这个驱动支持异步通知, 这个函数可用来发送一个信号到登记在 fa 中的进程.2.
fasync_helper 被调用来从相关的进程列表中添加或去除入口项, 当 FASYNC 标志因一个打开文件而改变. 它的所有参数除了最后一个, 都被提供给 fasync 方法并且被直接传递. 当数据到达时 kill_fasync被用来通知相关的进程. 它的参数是被传递的信号(常常是 SIGIO)和 band,
这几乎都是 POLL_IN[25](但是这可用来发送"紧急"或者带外数据, 在网络代码里).
这是 scullpipe 如何实现 fasync 方法的:
static int scull_p_fasync(int fd, struct file *filp, int mode)
{
    struct scull_pipe *dev = filp->private_data;
    return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);
}
显然所有的工作都由 fasync_helper 进行. 但是, 不可能实现这个功能在没有一个方法在驱动里的情况下, 因为这个帮忙函数需要存取正确的指向 struct fasync_struct (这里是 与dev->async_queue)的指针, 并且只有驱动可提供这个信息.当数据到达, 下面的语句必须被执行来
通知异步读者. 因为对 sucllpipe 读者的新数据通过一个发出write 的进程被产生, 这个语句出现在 scullpipe 的 write 方法中.
if (dev->async_queue)
    kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);
注意, 一些设备还实现异步通知来指示当设备可被写入时; 在这个情况, 当然,
kill_fasnyc 必须被使用一个 POLL_OUT 模式来调用

转自
http://hi.baidu.com/cwt0408/blog/item/38d803d40d274709a18bb794.html



本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u3/94145/showart_2110469.html
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