【专业技术】linux中驱动异步通知探秘

驱动程序运行在内核空间中,应用程序运行在用户空间中,两者是不能直接通信的。

但在实际应用中,在设备已经准备好的时候,我们希望通知用户程序设备已经ok,用户程序可以读取了,这样应用程序就不需要一直查询该设备的状态,从而节约了资源,这就是异步通知。

好,那下一个问题就来了,这个过程如何实现呢?简单,两方面的工作。

一、驱动方面:

1. 在设备抽象的数据结构中增加一个struct fasync_struct的指针

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。

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。

4. 在驱动的release方法中调用前面定义的fasync函数

呵呵,简单吧,就三点。其中fasync_helper和kill_fasync都是内核函数,我们只需要调用就可以了。在1中定义的指针是一个重要参数,fasync_helper和kill_fasync会使用这个参数。

二、应用层方面:

1. 利用signal或者sigaction设置SIGIO信号的处理函数

2. fcntl的F_SETOWN指令设置当前进程为设备文件owner

3. fcntl的F_SETFL指令设置FASYNC标志

完成了以上的工作的话,当内核执行到kill_fasync函数,用户空间SIGIO函数的处理函数就会被调用了。

呵呵,看起来不是很复杂把,让我们结合具体代码看看就更明白了。 先从应用层代码开始吧:

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #define MAX_LEN 100 void input_handler(int num) //处理函数,没什么好讲的,用户自己定义 {  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); } main() {  int oflags;  //启动信号驱动机制  signal(SIGIO, input_handler); /* 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, */  fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid()); /* 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。 */  oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL); /*得到打开文件描述符的状态*/  fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC); /* 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。 */  //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); }

再看驱动层代码,驱动层其他部分代码不变,就是增加了一个fasync方法的实现以及一些改动static struct fasync_struct *fasync_queue; /*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 int my_fasync(int fd, struct file * filp, int on) /*fasync方法的实现*/ { int retval; retval=fasync_helper(fd,filp,on,&fasync_queue); /*将该设备登记到fasync_queue队列中去*/ if(retval<0) return retval; return 0; } 在驱动的release方法中我们再调用my_fasync方法 int my_release(struct inode *inode, struct file *filp) { /*..processing..*/ drm_fasync(-1, filp, 0); /*..processing..*/ }

这样后我们在需要的地方(比如中断)调用下面的代码,就会向fasync_queue队列里的设备发送SIGIO信号,应用程序收到信号,执行处理程序

if (fasync_queue) kill_fasync(&fasync_queue, SIGIO, POLL_IN);

好了,这下大家知道该怎么用异步通知机制了吧?

以下是几点说明[1]:

1 两个函数的原型

int fasync_helper(struct inode *inode, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **fa);

一个"帮忙者", 来实现 fasync 设备方法. mode 参数是传递给方法的相同的值, 而 fa 指针指向一个设备特定的

fasync_struct * void kill_fasync(struct fasync_struct *fa, int sig, int band);

如果这个驱动支持异步通知, 这个函数可用来发送一个信号到登记在 fa 中的进程.

2. fasync_helper 用来向等待异步信号的设备链表中添加或者删除设备文件, kill_fasync被用来通知拥有相关设备的进程. 它的参数是被传递的信号(常常是 SIGIO)和 band, 这几乎都是 POLL_IN[25](但是这可用来发送"紧急"或者带外数据, 在网络代码里).

来自:http://blog.csdn.net/yjzl1911/article/details/5654893

原文发布于微信公众号 - 程序员互动联盟(coder_online)

原文发表时间:2015-09-27

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