I/O阻塞与非阻塞操作

一、进程的状态

a) 就绪：从等待过来的，当给他分配处理器(CPU)和时间片，就能到达执行状态了。

b) 执行：可以转成就绪和等待状态。当正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为等待状态。当正在执行的进程，因时间片用完而被暂停执行，或在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行而被迫让出处理机时，该进程便由执行状态转变为就绪状态。

c) 等待：不能马上进入执行状态，要先转为就绪。等到时间片和分配到CPU，才可以执行。

二、

TASK_RUNNING ---就绪

TASK_INTERRUPTIBLE  ---可被信号打断的休眠

TASK_UNINTERRUPTIBLE---不可被信号打断的休眠

TASK_STOPPED---挂起

当进程处于TASK_INTERRUPTIBLE 或TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态时，称进程 睡眠（进程阻塞）。

三、直接改变进程状态的方法：

a) DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);//3current,本进程，把本进程定义成等待队列

b) __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE)是阻塞时改变进程状态为睡眠

schedule( );  调度其他进程执行，让出CPU，进入休眠，程序不再执行

c) current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;

schedule( ); //让出CPU，进入休眠

被信号唤醒。

四、阻塞与非阻塞I/O----------------可通过信号唤醒(要做判断)。

阻塞操作：在执行设备操作时若不能获得资源则挂起进程，直到满足可操作的条件后再进行操作。  如果进程调用read，但没有数据或数据不足，进程阻塞。当数据到达时，进程被唤醒，并将数据返回给调用者。(没有数据可读)===阻塞效率更高。让出CPU给其他工作

非阻塞操作：在执行设备操作时若不能获得资源时并不挂起，它或者放弃，或者不停地查询直到可以进行操作为止。如果进程调用了write，但设备没有足够缓冲区，进程阻塞。当数据被读出设备后，缓冲区中空出部分空间，则唤醒进程。(没空间可写)

在Linux驱动程序设计中，可以使用等待队列来实现进程的阻塞。

Current：代表本进程

五、使用等待队列有3种方法:

1   亲自进行进程状态的改变和切换。---=====再schedule

2:  使用wait_event_interruptible(dev->r_wait,flag_r!=0);需要设置flag_r。---例子4globalfifo_2

3:  使用interruptible_sleep_on(&dev->r_wait);---例子4globalfifo_2

唤醒的时候都是wake_up_interruptible

流程：

1、定义并初始化一个等待队列，将进程状态改变为TASK_UNINTERRUPTIBLE（不能被信号打断）或TASK_INTERRUPTIBLE（可被信号打断），并将等待队列添加到等待队列头。

2、通过schedule()放弃CPU调度其他进程执行。

3、进程被其他地方唤醒，将等待队列移出等待对列头。

代码：

1、定义：

unsigned int current_len;//记录fifo中的数据的有效长度

wait_queue_head_t r_wait;//1阻塞读用的等待队列头

wait_queue_head_t w_wait;//1阻塞写用的等待队列头

2、初始化:

init_waitqueue_head(&globalmem_devp->r_wait);//2初始化读等待 队列头

init_waitqueue_head(&globalmem_devp->w_wait);//2初始化写等待 队列头

globalmem_devp->current_len = 0;

3、声明一个等待队列：

DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);//current,本进程，把本进程定义 成等待队列

4、添加到等待队列：

add_wait_queue(&dev->r_wait,&wait);//4进入读等待队列头

5、判断是否可读或者可写：

if(dev->current_len == 0)//说明缓存GLOBALMEM_SIZE为0，无数据 可读

if(dev->current_len == GLOBALMEM_SIZE)//说明缓存GLOBALMEM_SIZE 为16字节，无空间进行写

6、设置成状态：

__set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);//5是阻塞时改变进程状 态为睡眠

7、让出CPU，让其进入真正睡眠：

schedule();//6调度其他进程执行，让出CPU，进入休眠，程序不再执行

8、醒过来了。判断是信号唤醒的还是进程唤醒的，即判断是真的可读写还 是信号打断：
if(signal_pending(current))

9内存移动(read)：

memcpy(dev->mem,dev->mem+count,dev->current_len-count);

10、唤醒：

读唤醒写：

wake_up_interruptible(&dev->w_wait);

写唤醒读：

wake_up_interruptible(&dev->r_wait);

附：使用等待队列有3种方法:

1：亲自进行进程状态的改变和切换。

2:使用wait_event_interruptible(dev->r_wait,flag_r!=0);需要设 置flag_r。

3:使用interruptible_sleep_on(&dev->r_wait);

2和3两种是不可中断的。＝＝＝虽然简单，但是效率低，所以用上面方法 多。

I/O非阻塞(轮询)

一、使用非阻塞I/O，同时使用select()和poll（）系统调用查询是否可对设备进行无阻塞操作访问。=========>内核,poll().

二、轮询：即不停的查询。

三、在项目中。主函数(main),即使只要检测读或者写其中一种，读和写集都必须设置.. 也就是说

FD_ZERO(&rfds)

FD_ZERO(&wfds);

FD_SET(fd, &rfds);

FD_SET(fd, &wfds);

select(fd + 1, &rfds, &wfds, NULL, NULL);及内核中的poll函数要写完整

四个都要写。缺一不可。在应用中根据实际情况需要来调用FD_ISSET及读写函数

四、项目工作原理：先把读的加到读集，写的加到写集。通过应用层select函数，与内核中的Poll进行联系。由于select在while（1）里面，所以说他会不停的来调用poll函数。而内核Poll函数通过if(dev->current_len != 0)// 有数据可读   和    if(dev->current_len != GLOBALMEM_SIZE)//数据可写。进行判断。通过返回值mask（掩码）返回给应用层的select，当返回的select是1或者2，就说明可以读或者写了。再通过应用层if(FD_ISSET(fd, &rfds))数据可读       和    if(FD_ISSET(fd, &wfds))数据可写。来判断是可读或者可写。当进入应用层read或者write时候。就证明内核函数中的read和write一定可以调用了。

struct timeval tv;===这个时间不准，有bug...

现象：一边读一边写，读完了写，写完了读。

代码：

1、poll函数中，添加到等待队列中

poll_wait(filp,&dev->r_wait,wait);

poll_wait(filp,&dev->w_wait,wait);

2、进行判断可读或者可写：

if(dev->current_len != 0)// 有数据可读

if(dev->current_len != GLOBALMEM_SIZE)//数据可写

返回掩码return mask;(即返回数据是可读还是可写)

补充：

Poll方法只是做一个登记，真正的阻塞发生在select.c 中的 do_select函数，处理流程：

1：初始化 poll_table 表
2：依次调用每个文件的 poll 方法
3：poll 方法调用的 poll_wait会把当前的进程挂到驱动提供的wait_queue_head_t中，相当于遍历了等待队列poll_wait里面是否有变化。
4：假如能读或能写或有信号，就返回
5：否则调用 schedule_timeout 睡眠

设备驱动中的poll()本身不会阻塞，但是poll（）和select()系统调用（介于应用层和内核之间的那一层VFS）则会阻塞的等待文件描述符集合中的至少一个(可读，可写，或者可读可写)可访问或超时。

Pollin ---对应的read===(POLLIN | POLLRDNORM).

Pollout---对应的write===(POLLOUT | POLLWRNORM).