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分类： LINUX
2012-11-28 22:45:23
I/O多路转接至今还不是 POSIX的组成部分。SVR4和 4.3 + BSD都提供select函数以执行I/O多路转接。poll函数只由SVR4 提供。SVR4 实际上用poll实现select。I/O多路转接的基本思想是：先构造一张有关描述符的表，然后调用一个函数，它要到这些描述符中的一个已准备好进行 I/O时才返回。在返回时，它告诉进程哪一个描述符已准备好可以进行 I/O。
I/O多路转接在服务器端用的比较多，可以同时处理多个连接的接入，但是也有缺陷，貌似只能接受1024个接入，因此现在又了epoll，当然这不是讨论的重点了。
select的函数原型为：
int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
其中 readfds、writefds、exceptfds 分别是被 select()监视的读、写和异常处理的文件描述符集合，numfds 的值是需要检查的号码最高的文件描述符加 1。timeout 参数是一个指向 struct timeval类型的指针，它可以使select()在等待timeout时间后若没有文件描述符准备好则返回。
struct timeval 数据结构为：
struct timeval
{
int tv_sec; /* seconds */
int tv_usec; /* microseconds */
};
除此之外，我们还将使用下列 API：
FD_ZERO(fd_set *set)――清除一个文件描述符集；
FD_SET(int fd,fd_set *set)――将一个文件描述符加入文件描述符集中；
FD_CLR(int fd,fd_set *set)――将一个文件描述符从文件描述符集中清除；
FD_ISSET(int fd,fd_set *set)――判断文件描述符是否被置位。
select 用于查询设备的状态，以便用户程序获知是否能对设备进行非阻塞的访问，需要设备驱动程序中的poll 函数支持。 驱动程序中 poll 函数中最主要用到的一个 API 是 poll_wait，其原型如下：
void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_heat_t *queue, poll_table * wait);
poll_wait 函数所做的工作是把当前进程添加到 wait 参数指定的等待列表（poll_table）中。
需要说明的是，poll_wait 函数并不阻塞，程序中 poll_wait(filp, &outq, wait)这句话的意思并不是说一直等待 outq 信号量可获得，真正的阻塞动作是上层的 select/poll 函数中完成的。select/poll 会在一个循环中对每个需要监听的设备调用它们自己的 poll 支持函数以使得当前进程被加入各个设备的等待列表。若当前没有任何被监听的设备就绪，则内核进行调度（调用 schedule）让出 cpu 进入阻塞状态，schedule 返回时将再次循环检测是否有操作可以进行，如此反复；否则，若有任意一个设备就绪，select/poll 都立即返回。
针对前面的文章的程序，我们在驱动中加入对poll的支持，程序改进为：
/* global_poll.c */
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE("GPL");
#define init_MUTEX(LOCKNAME) sema_init(LOCKNAME,1)
#define DEVICE_NAME "CDEV_ZHU"
static struct class *cdev_class;
struct cdev dev_c;
dev_t dev;
static ssize_t globalvar_read(struct file *, char *, size_t, loff_t*);
static ssize_t globalvar_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t*);
static unsigned int globalvar_poll(struct file *filp, poll_table *wait);
struct file_operations globalvar_fops =
{
read: globalvar_read,
write: globalvar_write,
poll: globalvar_poll,
};
static int global_var = 0;
static struct semaphore sem;
static wait_queue_head_t outq;
static int flag = 0;
static int __init globalvar_init(void)
{
int ret,err;
ret = alloc_chrdev_region(&dev,0,1,DEVICE_NAME) ;
if (ret)
{
printk("globalvar register failure");
}
else
{
cdev_init(&dev_c,&globalvar_fops);
err = cdev_add(&dev_c,dev,1);
if(err)
{
printk(KERN_NOTICE "error %d adding FC_dev\n",err);
unregister_chrdev_region(dev, 1);
return err;
}
else
{
printk("device register success! \n");
}
cdev_class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME);
if(IS_ERR(cdev_class))
{
printk("ERR:cannot create a cdev_class\n");
unregister_chrdev_region(dev, 1);
return -1;
}
device_create(cdev_class, NULL, dev, 0, DEVICE_NAME);
init_MUTEX(&sem);
init_waitqueue_head(&outq);
}
return ret;
}
static void __exit globalvar_exit(void)
{
device_destroy(cdev_class,dev);
class_destroy(cdev_class);
unregister_chrdev_region(dev,1);
printk("device ");
}
static ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
if (wait_event_interruptible(outq, flag != 0))
{
return - ERESTARTSYS;
}
if (down_interruptible(&sem))
{
return - ERESTARTSYS;
}
flag = 0;
if (copy_to_user(buf, &global_var, sizeof(int)))
{
up(&sem);
return - EFAULT;
}
up(&sem);
return sizeof(int);
}
static ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
if (down_interruptible(&sem))
{
return - ERESTARTSYS;
}
if (copy_from_user(&global_var, buf, sizeof(int)))
{
up(&sem);
return - EFAULT;
}
up(&sem);
flag = 1;
wake_up_interruptible(&outq);
return sizeof(int);
}
static unsigned int globalvar_poll(struct file *filp, poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(filp, &outq, wait);
if(flag != 0)
{
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
}
return mask;
}
module_init(globalvar_init);
module_exit(globalvar_exit);
下面的应用程序等待/dev/globalvar_poll 可读，但是设置了 5 秒的等待超时，若超过 5 秒仍然没有数据可读，则输出“No data within 5 seconds”：
/* poll_read.c */
还需要另外一个应用程序进行写入，可以使用上上篇文章“死锁”中的“globalvar_write.c”作为写入。测试结果如下：
