linux poll机制《Rice linux 学习笔记》
linux poll机制《Rice linux 学习笔记》
上一篇文章写到中断机制，采用了等待队列的方式实现了按键中断。但是你会发现，应用程序在读取按键值的时，当没有按键按下，则一直处于睡眠态。无法继续往下执行。所以我们用其他办法来解决这个问题。
首先来讲解一下阻塞与非阻塞的区别：
阻塞：指应用程序在执行设备操作时（读/写设备），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。被挂起的进程进入睡眠状态，被从调度器的运行队列移走，直到等待的条件被满足。举例：用户以阻塞的方式访问设备，若设备的资源不能获取，驱动程序的xxx_read（）、xxx_write（）等操作中将进程阻塞直到资源可以获取才返回；
非阻塞：非阻塞操作的进程在不能进行设备操作时，并不挂起，它要么放弃，要么不停地查询，直至可以进行操作为止。举例：若用户以非阻塞的方式访问设备文件，则当设备资源不可获取时，设备驱动的xxx_read（）、xxx_write（）等操作应立即返回，read（）、write（）等系统调用也随即被返回，应用程序收到-EAGAIN返回值。
阻塞、和非阻塞方式的问题：
1、假如有两个设备需要操作。
2、如果使用阻塞方式，两个read都会阻塞，但第一个read时阻塞了。而在这时，第二个设备返回，进程也不会醒来及时处理。直到第一个设备返回后，才可以读取第二个设备。
3、如果使用非阻塞方式，就会不断的轮询，CPU又变得很忙。
4、为了解决不能同时操作多个设备的方法：①使用poll、select方法。②使用多线程方法。
poll机制的解析：其中poll（）函数和select（）函数的功能同等。
poll函数的解析：
使用poll函数，需要包含头文件：#include <poll.h>
int poll(structpollfd fds[], nfds_t nfds, int timeout)；
参数说明:
fds：是一个struct pollfd结构类型的数组，用于存放需要检测其状态的文件描述符集；
nfds：用于标记数组fds中的结构体元素的总数量；
timeout：是poll函数调用阻塞的时间，单位：毫秒；如果timeout==0，那么poll() 函数立即返回而不阻塞，如果设置为负数，那么poll()函数会一直阻塞下去，直到所检测的文件描述符上的感兴趣的事件发生是才返回。
返回值：
>0：数组fds中准备好读、写或出错状态的那些文件描述符的总数量
==0：此时poll超时
-1：poll函数调用失败，同时会自动设置全局变量errno
其中 《struct pollfd》结构体原型：
struct pollfd {
int fd;
short events;
short revents;
};变量说明：
fd：文件描述符
events：等待需要测试的事件
revents：实际发生的事件，返回结果
其中events和revents的值：
常量 | 说明 |
|---|---|
POLLIN | 普通或优先级带数据可读 |
POLLRDNORM | 普通数据可读 |
POLLRDBAND | 优先级带数据可读 |
POLLPRI | 高优先级数据可读 |
POLLOUT | 普通数据可写 |
POLLWRNORM | 普通数据可写 |
POLLWRBAND | 优先级带数据可写 |
POLLERR | 发生错误 |
POLLHUP | 发生挂起 |
POLLNVAL | 描述字不是一个打开的文件 |
poll系统调用分析：
poll系统调用在内核中的入口函数是sys_poll();
分析内核源码，可以看出它的调用关系：
sys_poll()
do_sys_poll()
do_poll()
for (;;) {
for (; pfd != pfd_end; pfd++) {
if (do_pollfd(pfd, pt)) {
count++;
}
}
if (count || timed_out)
break;
poll_schedule_timeout();
}其中do_pollfd()函数：
do_pollfd(struct pollfd *pollfd, poll_table *pwait)
{
fd = pollfd->fd；
file = fget_light(fd, &fput_needed);
if (file->f_op && file->f_op->poll) {
mask = file->f_op->poll(file, pwait);
}
pollfd->revents = mask;
return mask;
}通过上面的关系，最后进入一个死循环。然后调用do_pollfd，通过do_pollfd函数可以看出，调用了驱动的poll的方法。然后返回其poll方法的返回值。如果返回非0，则count为非0值。通过这个判断if (count || timed_out)可以看出，当count和timed_out为非0时，则跳出死循环。所以我们可以看出，跳出死循环：有事件产生和时间溢出。如果没有事件产生，则进入睡眠。
代码实现：
基本是在上一篇文章《中断机制》的代码实现中修改一些内容。
驱动代码：增加poll的方法。
static unsigned button_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(file, &button_wait_queue, wait);
if(ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}增加poll方法到file_operations结构体中：
static struct file_operations buttons_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = button_open,
.read = button_read,
.release = button_close,
.poll = button_poll,
};应用程序的实现：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#define file_name "/dev/button"
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char key_val;
int ret;
struct pollfd fds[1];
fd = open(file_name, O_RDWR);
if(fd < 0) {
printf("error: can`t open %s", file_name);
return 0;
}
fds[0].fd = fd;
fds[0].events = POLLIN;
for(;;) {
ret = poll(fds, 1, 1000);
if(ret == 0) {
printf("time out");
}
else {
read(fd, &key_val, 1);
printf("button input: %d\r\n", key_val);
}
}
return 0;
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