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我的朋友

分类: LINUX

2011-02-12 09:53:02

在设备驱动中使用异步通知可以使得对设备的访问可进行时,由驱动主动通知应用程序进行访问。因此,使用无阻塞I/O的应用程序无需轮询设备是否可访问,而阻塞访问也可以被类似“中断”的异步通知所取代。
异步通知类似于硬件上的“中断”概念,比较准确的称谓是“信号驱动的异步I/O"。

用户程序中信号的接收:
void (*signal) (int signum, void (*handler)) (int,int);
第一个参数是信号的值,第二个参数是指定针对信号的处理函数,若为SIG_IGN表示忽略该信号,SIG_DFL表示采用默认方式处理信号,可以设置用户自定义函数。
ctrl+c 发出SIGINT信号, kill正在运行的进程则将向其发出SIGTERM信号。

为了在用户空间能处理一个设备释放的信号,必须完成以下3项工作:
1,通过F_SETOWN IO控制命令设置设备文件的拥有者为本进程,这样从设备驱动发出的信号才能被本进程接收。
2,通过F_SETFL IO控制命令设置设备文件支持FASYNC,即异步通知模式
3,通过signal()函数连接信号和处理函数
以下是例子:
...
signal(SIGIO, input_handler); //第3步
fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid()); //第1步
oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);  //以下两个为第2步
fcntl (STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);
while(1);
...

为了使设备支持异步通知机制,驱动程序要完成以下3项工作:
1,支持F_SETOWN命令,能在这个控制命令中设置filp->f_owner为对应进程ID。此项工作已由内核完成,驱动无须处理。
2,支持F_SETFL命令的出来,每当FASYNC标志改变时,驱动程序中的fasync()函数将得以执行。因此驱动程序中应实现fasync()函数。
3,在设备资源可获得时,用kill_fasync()函数激发相应的信号。

设备驱动异步通知的实现主要由一个数据结构fasync_struct(将它放入设备结构体中),两个函数:
处理FASYNC标志变更:fasync_helper(), 释放信号的函数 kill_fasync().
驱动实现:1,实现fasync()函数,它主要是用fasync_helper()实现上面第2步;
2,在其他读写中用kill_fasync()激发信号
3,在release实现中用xxx_fasync(-1, filp, 0);将fasync()函数从异步通知的列表中删除。

异步IO,AIO. 其思想是允许进程发起多个I/O操作,而不用阻塞或等待任何操作完成。稍后或在接收到I/O操作完成的通知时,进程就可以检索I/O操作的结果。
为了区分在他们完成时到底是哪个传输操作,需要每个传输操作都有一个唯一的上下文。在AIO中,通过aiocb(AIO I/O Control Block)结构体进行区分。这个结构体包含了有关传输的所有信息,包括为数据准备的用户缓冲区。在产生I/O(称为完成)通知时,aiocb结构就被用来唯一标识所完成的I/O操作。
操作函数:
aio_read,对一个有效的文件描述符进行异步读操作,立即返回
aio_write, 用来请求一个异步写操作,立即返回,说明请求已经进行排队
aio_error,确定请求状态,返回EINPROGRESS说明请求尚未完成,ECANCELLED请求被应用程序取消,-1错
aio_return,AIO与标准IO的另一个区别是不能立即访问这个函数的返回状态,因为它没有被阻塞在read()调用上,我们要用aio_return()函数。只有在aio_error()调用确定请求已完成时菜调用它。
异步读操作的例程:
1,打开文件
2,准备结构体,包括清零结构体,为结构体分配缓冲区,初始化它的成员
3,aio_read()进行异步读请求
4,aio_error查询状态
5,结束后(可能成功或失败)aio_return获得返回值

除了信号之外,应用程序提供一个回调(callback)函数给内核,以便AIO的请求完成后内核调用这个函数。一般来说,下层对上层(如内核对应用)的调用称为回调,与之相反的是调用。

块设备和网络设备本身是异步的,只有字符设备必须明确表明应支持AIO.
file_operations中的aio_read(), aio_write()和read(), write()中的offset参数不同,它直接传递值,而后者传递指针,这是因为AIO从来不需要改变文件的位置。





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