【Linux 驱动】第六章 高级字符驱动程序操作----异步通知

时间:2021-07-04 00:06:18

一,概念

         异步通知:一旦设备就绪,则主动通知应用程序,应用程序根本就不需要查询设备状态。(类似于中断)信号是异步的,一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达


         在linux中,异步通知是使用信号来实现的,而在linux,大概有30种信号,比如大家熟悉的ctrl+c的sigint信号,进程能够忽略或者捕获除过SIGSTOP和SIGKILL的全部信号,当信号背捕获以后,有相应的函数来处理它。


二,应用程序角度考虑

        应用程序为了启用文件的异步通知机制,必须执行两个步骤:                 1)指定一个进程作为文件的"属主",进程可以使用fcntl执行F_SETOWN命令(此时进程id号被保存在filp->f_owner中),目的是为了让内核知道应该通知哪个进程。                 2)用户通过fcntl的F_SETFL命令设置FASYNC标志。       执行完上述两个步骤后,输入文件可以在数据到达时请求发送一个ISGIO信号(驱动程序发送),该信号发送到存放在filp->f_owner中的进程。
       如下示例代码启用stdin文件的异步通知机制:
  1.                 signal(SIGIO,&input_handler);
  2.                 fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid());
  3.                 oflags = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL);
  4.                 fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,oflags | FASYNC);

      应用程序中还有两点注意:应用程序不是所有设备都支持异步通知,通常应用程序假设只有套接字和终端才有异步通知能力;如果有多个文件可以异步通知输入的进程,应用程序需要借助poll或者select来确定输入的来源(利用FD_ISSET来判断)。


三,驱动程序角度考虑

        那么驱动程序如何来实现异步信号呢?

        内核已经提供了很方便的函数给我们使用,为了实现异步信号,驱动程序需要做三件事情:

      1)实现fasync方法:该方法也只需要做一步,调用内核提供的fasync_helper函数,如下是scullp设备提供的实现代码:

  1.            static int scull_p_fasync(int fd, struct file *filp,int mode)
  2.            {
  3.                     struct scull_pipe *dev = filp->private_data;
  4.                     return fasync_helper(fd,filp,mode,&dev->async_queue);
  5.             }

       2)当数据到达时,需要实现异步通知,这时需要调用kill_fasync,当数据可读时,此时需要通知应用程序数据可读,如下是scullp设备提供的代码:

  1.               if(dev->async_queue)
  2.                      kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN);

               如果是为写入提供异步信号,kill_fasync必为模式调用POLL_OUT。

        3)在文件关闭时必须调用fasync方法,以便从活动的异步读取进程列表中删除该文件,所有在close方法中有如下调用:

  1.                sucll_p_fasync(-1,filp,0);

四,llseeek实现

llseek方法对应lseek和llseek系统调用,该方法通过直接修改filp->f_pos执行定位操作,filp->f_pos记录的文件的读写位置,为了让lseek系统调用正确工作,read/write方法必须通过更新它们收到的偏移量参数来配合。在scull设备中的该方法实现如下:
  1. loff_t scull_llseek(struct file *filp, loff_t off, int whence)
    {
    struct scull_dev *dev = filp->private_data;
    loff_t newpos;

    switch(whence) {
    case 0: /* SEEK_SET */
    newpos = off;
    break;

    case 1: /* SEEK_CUR */
    newpos = filp->f_pos + off;
    break;

    case 2: /* SEEK_END */
    newpos = dev->size + off;
    break;

    default: /* can't happen */
    return -EINVAL;
    }
    if (newpos < 0) return -EINVAL;
    filp->f_pos = newpos;
    return newpos;
    }