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谁能详细解读一下globalfifo_read [复制链接]

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发表于 2009-04-20 16:00 |显示全部楼层
6可用积分
/*globalfifo读函数*/
static ssize_t globalfifo_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count,
  loff_t *ppos)
{
  int ret;
  struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data; //获得设备结构体指针
  DECLARE_WAITQUEUE(wait, current); //定义等待队列

  down(&dev->sem); //此函数包含了进入睡眠的动作吗?
  add_wait_queue(&dev->r_wait, &wait); //为何要在获得信号量后进入读等待队列头?

  /* 等待FIFO非空 */
  while (dev->current_len == 0)
  {
    if (filp->f_flags &O_NONBLOCK)     //?
    {
      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);
  }

  /* 拷贝到用户空间 */
  if (count > dev->current_len)
    count = dev->current_len;

  if (copy_to_user(buf, dev->mem, count))
  {
    ret =  - EFAULT;
    goto out;
  }
  else
  {
    memcpy(dev->mem, dev->mem + count, dev->current_len - count); //fifo数据前移
    dev->current_len -= count; //有效数据长度减少
    printk(KERN_INFO "read %d bytes(s),current_len:%d\n", count, dev->current_len);
     
    wake_up_interruptible(&dev->w_wait); //唤醒写等待队列
   
    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;
}

本人对阻塞操作还是不能结合这个实际例子加以理解。
我只能理解:从进入睡眠wait_event()到睡眠唤醒wake_up()
可这里没有wait_event()相关函数,为什么?
另外,这里的睡眠、等待队列,和信号量又有什么关系??看书都看晕了!!


[ 本帖最后由 todayrw 于 2009-4-20 17:41 编辑 ]

最佳答案

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首先应从总体上把握程序的思想,信号量在这儿涉及到两个函数:此处你给出的读函数,还有一个你没有给出的写函数(globalfifo_write)。globalfifo_dev 结构表示底层被驱动的硬件(此处可能只是表示软件模拟的一个环形FIFO),这个结构显然定义了两个进程睡眠队列:r_wait,w_wait,即一个读数据的进程睡眠队列和一个写数据进程的睡眠队列。由于读写进程操作的是同一块区域,所以这块区域就成为我们通常所说的“临界区”,读写进程不 ...

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发表于 2009-04-20 16:00 |显示全部楼层

回复 #1 todayrw 的帖子

首先应从总体上把握程序的思想,信号量在这儿涉及到两个函数:此处你给出的读函数,还有一个你没有给出的写函数(globalfifo_write)。globalfifo_dev 结构表示底层被驱动的硬件(此处可能只是表示软件模拟的一个环形FIFO),这个结构显然定义了两个进程睡眠队列:r_wait,
w_wait,即一个读数据的进程睡眠队列和一个写数据进程的睡眠队列。由于读写进程操作的是同一块区域,所以这块区域就成为我们通常所说的“临界区”,读写进程不可同时访问这块区域,否则很有可能会造成系统状态的不一致,这一点我想应该容易理解,那么dev->sem信号量的目的就是创建这个“临界区”,无论读写进程在进入到共享区域进行操作时(读或写),必须获取独享访问的权限,这就是如下语句的目的:
down(&dev->sem);  //此函数包含了进入睡眠的动作吗?
正如你所问的,这个down函数可以将当前进程置于睡眠状态,当有一个写进程正在操作这块共享区域时,此时读进程(在down调用下)会被挂起(即进入睡眠)。该进程的唤醒由写进程负责,正如你给出的globalfifo_read函数后的如下语句:
wake_up_interruptible(&dev->w_wait);
如果你查看对应的globalfifo_write函数,那么在globalfifo_write函数中将会存在如下的语句:
wake_up_interruptible(&dev->r_wait);
即当一个写进程完成数据的写入后,其唤醒可能等待读取的进程,此时globalfifo_read函数
将继续从如下语句执行。
add_wait_queue(&dev->r_wait, &wait); //为何要在获得信号量后进入读等待队列头?
正如你所问的,为何此时要将当前进程提前挂入到r_wait队列,因为后面我们需要明确编码
将进程置于睡眠(当无数据可读取时),这与调用down函数时由内核将当前进程置于睡眠状态基本是一致的,不同的是,调用down时是由内核在资源不可用时将进程置于睡眠,而此处我们
根据有无数据主动编码将进程置于睡眠状态,因为当无数据读取时,而用户又没有设置NON_BLOCK标志位,我们不能继续占用CPU,需要让出CPU,从而让写进程有可能向共享区域中写数据,所以一方面你会看出在主动让进程置于睡眠时,还必须要调用up函数释放信号量,从而使得写进程可以进入到“临界区”写数据;另一方面执行如下代码将进程明确置于睡眠:
    __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); //改变进程状态为可中断睡眠
    up(&dev->sem);

      schedule(); //调度其他进程执行

schedule函数调度其他进程执行,注意当前进程被设置为TASK_INTERRUPTIBLE状态,即可中断睡眠,这个状态的进程被排除在进程调度资格之外,直到被唤醒(即进入TASK_RUNNING状态),前面已提出,这个唤醒将执行由globalfifo_write函数(或者某个中断函数)的进程唤醒。
除了被globalfifo_write函数唤醒外,还有另外一种被唤醒的可能,即进程接收到一个外部中断,
如下代码即检查这种情况,如用户等不及了,使用Ctrl+C进行中断读进程操作,那么对Ctrl+C的捕捉就在此处完成:

if (signal_pending(current))               //被其他中断唤醒,如Ctrl+C,则直接跳出
    {
      ret =  - ERESTARTSYS;
      goto out2;
    }


注意函数最后如下语句:
remove_wait_queue(&dev->w_wait, &wait); //原文有误
remove_wait_queue(&dev->r_wait, &wait);  //这才是正确的写法

在函数退出之前,将当前进程从r_wait队列中删除,这正如前面的如下语句形成对称:
add_wait_queue(&dev->r_wait, &wait);

其他应无难理解之处,以上代码有两处进程睡眠之处:
1>为进入“临界区”获取信号量时可能进入睡眠(即调用down函数时),此处的睡眠动作由内核负责(即down函数的底层实现)。
2>在无可读数据时,自己编码实现读进程睡眠。如下的这段代码在很多驱动程序中都是比较典型的:

  DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
  down(&dev->sem);
  add_wait_queue(&dev->r_wait, &wait);


  while (condition not meet)
  {
   
      __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))  {
      ret =  - ERESTARTSYS;
      goto out2;
     }

     down(&dev->sem);
  }

[ 本帖最后由 ingdxdy 于 2009-4-21 00:19 编辑 ]

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发表于 2009-04-21 10:08 |显示全部楼层
很好,很赞!!!!!!!!
学习啦!!!!

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发表于 2009-04-21 11:35 |显示全部楼层

回复 #2 ingdxdy 的帖子

谢谢!!说得非常详细非常好!
原来这里有两种睡眠:一种是产生竞态时要休眠;另一种是FIFO为空时要休眠。

不好意思,最后再问几个问题:
1.从哪处醒来?
down函数中的睡眠,在醒来后,进程是否还是从down函数开始继续往下?
  __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE)睡眠在醒来后,进程从哪里开始?


2.while (dev->current_len == 0)
  {
    if (filp->f_flags &O_NONBLOCK)     
    {
      ret =  - EAGAIN;                     
      goto out;
    }
    __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
    up(&dev->sem);

    schedule();
    if (signal_pending(current))              
    {
      ret =  - ERESTARTSYS;
      goto out2;
    }

    down(&dev->sem);    为何这里会有down函数?它的作用。。。。
  }

3.else
  {
    memcpy(dev->mem, dev->mem + count, dev->current_len - count); //fifo数据前移
    dev->current_len -= count; //有效数据长度减少
    printk(KERN_INFO "read %d bytes(s),current_len:%d\n", count, dev->current_len);
     
    wake_up_interruptible(&dev->w_wait); //唤醒写等待队列
   
    ret = count;
  }
这里为何没有up函数?前面有down函数的啊。

[ 本帖最后由 todayrw 于 2009-4-21 11:47 编辑 ]

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发表于 2009-04-21 11:53 |显示全部楼层
前面命名有up的啊
up(&dev->sem);
pv操作吧?

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发表于 2009-04-21 14:04 |显示全部楼层

回复 #4 todayrw 的帖子

1.进程被唤醒而调度进入运行时,从down语句的下一条语句执行:即代码中如下语句开始执行:
add_wait_queue(&dev->r_wait, &wait);
另外注意你对如下代码理解有误:
    __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); //改变进程状态为睡眠

这条语句只是改变了进程的状态,并没有将进程置于睡眠,此时进程仍然占用CPU运行,直到如下调用shedule函数,进程才被明确置入睡眠等待状态,因为睡眠的目的在于等待写进程写入数据,所以在调度schedule函数之前需要释放信号量,放弃对“临界区”的“霸占”,这就是up函数的作用。
    up(&dev->sem);
      schedule(); //调度其他进程执行

在调用schedule函数退出CPU后,下次唤醒后进入运行时将从schedule语句的下一条语句开始,即if (signal_pending(current)) 语句。

2.注意到dev->current_len 也是一个共享变量,读写进程可能会同时访问该变量,所以在检查该变量值之前也要进入“临界区”。很多代码中将down语句放在此处while循环的外面,在
99%的时候程序都不会出现异常,但是却是不规则不正确的编码方式。
前一个帖子中,我说到如下代码的用途,如果如下代码不成立,那么这个读进程的唤醒应是
对应写进程的功劳,此时表示极有可能又有可读数据了,那么为了读取数据,必须进入“临界区”,程序为了保险起见,再次对dev->current_len进行检查,以避免多个读进程同时等待,而同时被唤醒的极端情况。dev->current_len又是一个共享变量,所以才有此处down语句调用,可以说,此处的调用是非常关键的,也是极其正确的编码方式。
if (signal_pending(current))              
    {
      ret =  - ERESTARTSYS;
      goto out2;
    }



3.呵呵,继续往下找,看看out标识符后面是啥。

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发表于 2009-04-21 20:09 |显示全部楼层

回复 #6 ingdxdy 的帖子

老大,你可以去写书了!写个中国版的ldd,让大家好都看得懂!那就是个功德无量的事啊!!

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发表于 2009-04-21 20:20 |显示全部楼层

回复 #6 ingdxdy 的帖子

你的意思是:
3.else
  {
    memcpy(dev->mem, dev->mem + count, dev->current_len - count); //fifo数据前移
    dev->current_len -= count; //有效数据长度减少
    printk(KERN_INFO "read %d bytes(s),current_len:%d\n", count, dev->current_len);
     这里再加句goto out??
    wake_up_interruptible(&dev->w_wait); //唤醒写等待队列
   
    ret = count;
  }
  out:up(&dev->sem);
  out2:.....

因为唤醒写等待队列,先得释放信号量,对吧?可是例子代码里没有这句goto out

[ 本帖最后由 todayrw 于 2009-4-21 20:24 编辑 ]

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发表于 2009-04-24 15:35 |显示全部楼层

回复 #8 todayrw 的帖子

讲的很详细。
else
{
...
}
执行完后,顺序往下执行,下面不就是 out: up(&dev->sem);吗?

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发表于 2009-04-24 17:42 |显示全部楼层

回复 #9 szjrabbit 的帖子

goto语句标号里的句子只有goto才能进吧?你的意思是out和out2都能顺序地被执行?
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