字符驱动之五非阻塞IO(poll操作方法)

    前面讲到了阻塞I/O，它不得不让进程睡眠，若该进程就只负责一个文件操作，

 

那还好，可偏偏有时一个进程得负责好几个文件，而因为一个阻塞IO而导致了其他

 

事情也做不来，这是不可取的方法。而有时用非阻塞IO,即read没数据可读立刻返

 

回，write没内存可写立刻返回，那有时我们就想这样下来岂不想做的事情的都没做

 

啊。这时我们就想尽办法，要把我们所想做的事情给做完，我就一个一个文件判断

 

是否能满足我的要求，如果一遍不行，那我再来一遍，就这样轮流判断啊==>这引出

 

了非阻塞IO的操作方法-->轮回操作(poll)。而对应用户程序是 select 系统调

 

用。

     1、系统调用 select 使用方法

    

     (1)构造文件描述符表集

 

    (2)清除文件描述符表集

    (3)测试文件描述符是否在添加的集合中

    (4)清空描述符表集

void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset)
void FD_ZERO(fd_set *fdset)
int FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)
 Return:若fd在描述符表中，则返回非0，否则返回0

    select 函数原型

#include <sys/seclect.h>
/*
 * @brief               非阻塞IO轮询操作
 * @param[in]           maxfd 需要检查的号码最高的文件描述符加 1
 * @param[in] readfds   监视读的文件描述符集
 * @param[in] writefds  视写的文件描述符集
 * @param[in] exceptfds 监视异常的文件描述符集
 * @param[in] timeout 则是一个时间上限值，超过该值后，即使仍没有描述符准备好也会返回
 * struct timeval
   {
     int tv_sec; //秒
     int tv_usec; //微秒
   }
 * @return            @li == -1 表示出错
 * @li == 0 表示没有描述符准备好
 * @li >> 0 表示已有几个描述符准备好了
 */
int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds,
            struct timeval *tptr)

 

     2、poll 设备方法

     这个驱动方法被调用, 无论何时用户空间程序进行一个 poll, select, 或者

epoll 系统调用, 涉及一个和驱动相关的文件描述符. 这个设备方法负责这两

步：  

    (1)在一个或多个可指示查询状态变化的等待队列上调用 poll_wait. 如果

没有文件描述符可用作 I/O, 内核使这个进程在等待队列上等待所有的传递给系统

调用的文件描述符.  

    (2)返回一个位掩码, 描述可能不必阻塞就立刻进行的操作. 

     这 2 个操作常常是直接的, 并且趋向与各个驱动看起来类似. 但是, 它们依

赖只能由驱动提供的信息, 因此, 必须由每个驱动单独实现. 

  

#include <linux/poll.h>
typedef struct poll_table_struct
{
    poll_queue_proc qproc;
    unsigned long key;
} poll_table;

/*
 * @brief             poll 设备驱动
 * @param[in]        filp 文件指针==>获取设备结构指针
 * @param[in] wait poll轮询操作的等待队列
 * @return            返回是位掩码
 */
unsigned int (*poll) (struct file *filp, poll_table *wait);

第一步：【将用户程序的要监听的描述符集<等待队列>添加到 poll_table 中】
/*
 * @brief
 * @param[in]        filp 文件指针==>获取设备结构指针==>从而获取要监听的描述符集
 * @param[in] queue 监听的描述符集<等待队列>
 * @param[in] wait poll轮询操作的等待队列
 * @return            no
 */
void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_head_t *queue, poll_table *wait);

第二步：位掩码
POLLIN 如果设备可被不阻塞地读, 这个位必须设置.
POLLRDNORM 这个位必须设置, 如果"正常"数据可用来读.
     一个可读的设备返回 (POLLIN|POLLRDNORM).
POLLOUT 这个位在返回值中设置, 如果设备可被写入而不阻塞.
POLLWRNORM 这个位和 POLLOUT 有相同的含义, 并且有时它确实是相同的数.
     一个可写的设备返回( POLLOUT|POLLWRNORM).
POLLRDBAND 这个位指示带外数据可用来从设备中读取. 当前只用在 Linux 内核的一个地方
(DECnet代码)并且通常对设备驱动不可用.
POLLPRI 高优先级数据(带外)可不阻塞地读取. 这个位使 select 报告在文件上遇到一个异
         常情况, 因为 selct 报告带外数据作为一个异常情况.
POLLHUP 当读这个设备的进程见到文件尾, 驱动必须设置 POLLUP(hang-up). 一个调用
         select的进程被告知设备是可读的, 如同 selcet 功能所规定的.
POLLERR 一个错误情况已在设备上发生. 当调用 poll, 设备被报告位可读可写, 因为读写
         都返回一个错误码而不阻塞.
POLLWRBAND 如同 POLLRDBAND , 这个位意思是带有零优先级的数据可写入设备. 只有 poll 的
            数据报实现使用这个位, 因为一个数据报看传送带外数据

eg、
static unsigned int XXX_poll(struct file *filp, poll_table *wait)
{
    unsigned int mask = 0;
    struct XXX_dev *dev = filp->private_data; //获得设备结构指针

    poll_wait(filp, &dev->r_fds, wait); //加读等待对列头
    poll_wait(filp ,&dev->w_fds, wait); //加写等待队列头

    if(...)//可读
    ｛
          mask |= POLLIN | POLLRDNORM; //标识数据可获得
     ｝
    if(...)//可写
    ｛
          mask |= POLLOUT | POLLRDNORM; //标识数据可写入
     ｝

    return mask;
}

    3、poll 实现源代码

    在头文件/include/linux/poll.h 和 跟目录下/fs/select.c 中