分类： LINUX
2010-04-29 10:26:55
关于Linux设备驱动中globalfifo驱动例子的精彩问答
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Q:
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！！
A:
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);
}
Q:
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。
A:
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。
