异步I/O--信号

一、IO分类：

a) 阻塞I0------>阻塞I/O意味着一直等待设备可访问后再访问。

b) 非阻塞IO----->意味着使用poll()查询设备是否可访问。

c) IO复用（轮询select）---.>算非阻塞?

d) 异步IO(信号驱动的IO)--设备通知自身可访问，实现了异步I/O.

二、异步通知：一旦设备就绪，则主动通知应用程序。由内核向应用-发信号，类似中断.类似于我们之前的同步。一边有事发生，马上通知另一边（内核空间和用户空间），两边几乎同步。而同步类似我们之前的异步，是交替运行的。

注：SIGKILL用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞、处理和忽略

三、重点关注的信号：

a) SIGIO   键盘输入或者当文件可读、写===IO  键盘输入==可读  文件发出来的。。

b) SIGINT  终端中断 ctrl+c

c) SIGQUIT 终端退出 ctrl+\

一个信号被捕获：当一个信号到达时有相应的代码处理它。如果一个信号没有被这个进程捕获，内核采用默认行为处理。

注：键盘输入，可读。因为有东西输入，就可以读。                  进程间通讯IPC

实现原理：main函数中设置signal(SIGIO, io_handler);说明当捕捉到信号SIGIO（读写都是这个）,执行处理函数io_handler.当设置完属性，然后再设置一下，由本进程来接收fcntl(fd, F_SETOWN, getpid())。再通过fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC)设置完后，具有异步FASYNC功能后，在键盘或者其他（read或者write）就是IO操作都是当做一个异步信号的产生。假设我们键盘按下，就是产生一个异步信号，内核中的globalmem_fasync()函数则被调用执行。不关用户层的事，相当于按键中断一样，有按键按下，就有中断产生一样。当globalmem_fasync()执行完后，if(dev->async_queue)就不为空，调用kill_fasync()函数来激发相应的信号。假设键盘按下，则是可读，则调用read函数，之后释放异步信号，用户层signal收到后执行对应的信号处理函数。

四：实现原理：

1、应用层：设置信号处理函数，当信号SIGIO发出时，去处理。

2、设置属性.fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());其中F_SETOWN设置属性，把fd发出的信 号由getpid()来收，即当前进程，因为一个信号发出来说不定有很多进程接收到。.没有 这一步，内核不会知道应该将信号发给哪个进程。键盘，有东西输入，可读。

3、设置前，先获取当前的状态，即掩码。oflags = fcntl(fd, F_GETFL);

4、再或上异步通知的属性FASYNC。fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);

5、每当FASYNC标志发生改变时，驱动程序中的fasync()函数将得以执行。而驱动中的fasync()函数内容相当于初始化async_queue结构体指针。

6、While（1），最后进入死循环，仅为保持进程不终止，如果没有这个死循环，程序会 立即执行完毕。

7、内核中。定义异步通知函数globalmem_fasync。记住：要放在 globalmem_fasync(-1,filp,0);globalmem_release函数----删除的上面。 P178

8、当设备资源可以获得时，调用kill_fasync()函数激发相应的信号。

Read：read通知写, if(dev->async_queue)

kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_OUT);

记住：屏蔽掉等待队列，若不屏蔽，则会读写读写，不停。

write：write通知读：if(dev->async_queue)

kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN);

可不必屏蔽等待队列

9、信号处理函数执行，所对应要通知的对象。

可读===POLL_IN----个人理解，有东西进来，in，说明可以读了。

可写===POLL_OUT=====个人理解，有东西出去，out，说明可以写了

1、read读触发写：当我们键盘输入数据后，说明有数据输入，可读，就会调用读函数，在读函数中要产生异步写的信号。所以要先判断dev->async_queue（异步结构体指针，用于读）。当该数不为空的时候，产生真正的异步写信号给用户层kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_OUT)

),poll_out对应写，则用户层捕捉到信号SIGIO，就跳到中断处理函数，进行写操作。

2、write写触发读：当我们写入数据后，就会调用写函数，。。同上，触发读信号。POLL_IN读信号给用户层。

用户空间中能处理一个设备释放的信号：

1、通过F_SETOWN  IO控制命令设置设备文件的拥有者为本进程，这样设备驱动发 出的信号才能被本进程接收到哦。

2、通过F_SETFL  IO控制命令设置文件支持FASYNC，即异步通知模式。

3、通过signal()函数连接信号和信号处理函数。

内核驱动为了能支持异步通知机制：

1、支持F_SETOWN 命令，能在这个控制命令处理中设置filp->owmer为对应进程ID。不过此项工作已由内核完成，设备驱动无需处理。

2、支持F_SETFL 命令的处理，每当FASYNC标志改变时，驱动程序中的fasync()函数将得以执行，因此，驱动中应该实现fasync()函数。

3、在设备资源科获得时，调用kill_fasync()函数激发相应的信号。

总结：设备驱动和用户空间分别完成以下工作：

用户空间设置文件的拥有者、FASYNC标志及捕捉信号，内核空间相应对文件的拥有者，FASYNC标志的设置，并在资源科获得时释放信号。