linux中的异步通知机制

一、什么是异步通知机制？
    驱动程序运行在内核态，而应用程序运行在用户态，应用程序调用驱动程序是比较简单的，直接通过调用接口函数就可以了，而驱动程序是自动运行的，要想让驱动程序自动通知应用程序，使用的通知的方式就是异步通知机制。也就是当驱动程序准备好之后，就主动通知应用程序，这样应用程序就不用一直对驱动程序进行遍历了。
二、异步通知机制四要素
    1、应用程序中：使用signal（）注册信号处理函数；
    2、信号谁来发，驱动发；
    3、怎么发，通过kill_fasync()函数来发送；
    4、发给谁，发给应用程序，但应用程序必须通过fcntl（）事先告诉驱动PID；
三、驱动层要做的事：
    1、在设备驱动中增加一个fasync_struct结果体指针。
         static struct fasync_struct *button_async;
    2、实现设备操作中的fasync函数，这个函数很简单，其主体就是调用内核的fasync_helper函数。

static int fifth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
    printk("driver: fifth_drv_fasync\n");
    return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async); //进行了初始化button_async结构
}

    3、在需要向用户空间通知的地方(例如中断中)调用内核的kill_fasync函数。

kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN); //发射函数，SIGIO是信号，button_async中包含进程ID，
     //也就是发给谁

    4、在驱动的release方法中调用前面定义的fasync函数
四、应用程序中要做的事
   1. 利用signal或者sigaction设置SIGIO信号的处理函数
    signal(SIGIO, my_signal_fun);//接收到内核发过来的SIGIO信号，并调用my_signal_fun信号
 2. fcntl的F_SETOWN指令设置当前进程为设备文件owner
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()）;  //实现发给谁，主要是通过内核的F_SETOWN来实现的
                    //应用程序告诉驱动程序的PID号
    Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); //读出Oflags

 3. fcntl的F_SETFL指令设置FASYNC标志
            fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC); //然后在刚刚读出的Oflags上面加上FASYNC
                                                                //变成异步通知的Oflag，调用之后进入驱动程序
五、应用程序源代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_LEN 100

//处理函数，没什么好讲的，用户自己定义
void input_handler(int num)
{
    char data[MAX_LEN];
    int len;
    //读取并输出STDIN_FILENO上的输入
    len = read(STDIN_FILENO, &data, MAX_LEN);
    data[len] = 0;
    printf("input available:%s\n", data);
}

void main()
{
    int oflags;

    //启动信号驱动机制,将SIGIO信号同input_handler函数关联起来,一旦产生SIGIO信号,就会执行input_handler
    signal(SIGIO, input_handler);

    //STDIN_FILENO是打开的设备文件描述符,F_SETOWN用来决定操作是干什么的,getpid()是个系统调用，
    //功能是返回当前进程的进程号,整个函数的功能是STDIN_FILENO设置这个设备文件的拥有者为当前进程。
    fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());

    //得到打开文件描述符的状态
    oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);

    //设置文件描述符的状态为oflags | FASYNC属性,一旦文件描述符被设置成具有FASYNC属性的状态，
    //也就是将设备文件切换到异步操作模式。这时系统就会自动调用驱动程序的fasync方法。
    fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);

    //最后进入一个死循环，程序什么都不干了，只有信号能激发input_handler的运行
    //如果程序中没有这个死循环，会立即执行完毕
    while (1);
}

五、驱动源代码

//首先是定义一个结构体，其实这个结构体存放的是一个列表，这个
//列表保存的是一系列设备文件，SIGIO信号就发送到这些设备上
static struct fasync_struct *fasync_queue;

//fasync方法的实现
static int my_fasync(int fd, struct file * filp, int on)
{
    int retval;
    //将该设备登记到fasync_queue队列中去
    retval=fasync_helper(fd,filp,on,&fasync_queue);
    if(retval<0)
    {
        return retval;
    }
    return 0;
}