什么是异步通知
异步通知在Linux的实现中是通过信号，而信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟。这种机制和中断非常类似，所以可以以中断的思想来理解这一过程，信号其实就相当于应用层的中断。
信号可以直接进行用户空间进程和内核进程之间的交互，内核进程也可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。
如果该进程当前并未处于执行态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行再传递给它；如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程。
异步通知和异步IO的区别
异步通知：当资源可获得时，由驱动程序向应用层发送一个信号，主动通知应用程序，再由应用程序发起访问。
异步IO：主动获取设备的资源信息，首先发起一个IO操作请求，资源可用时，应用层注册的回调函数会被主动调用。但是异步通知不能直接调用应用层注册的回调函数，而是由驱动程序向应用层发送一个信号。
信号含义
| 信号名 | 含义 | 默认操作 |
| SIGHUP | 该信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出，通常是在终端的控制进程结束时，通知同一会话内的各个作业与控制终端不再关联。 | 终止 |
| SIGINT | 该信号在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出，终端驱动程序发送此信号并送到前台进程中的每一个进程。 |
终止 |
| SIGQUIT | 该信号和SIGINT类似，但由QUIT字符(通常是Ctrl-\)来控制。 |
终止 |
| SIGILL | 该信号在一个进程企图执行一条非法指令时(可执行文件本身出现错误，或者试图执行数据段、堆栈溢出时)发出。 | 终止 |
| SIGFPE | 该信号在发生致命的算术运算错误时发出。这里不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为0等其它所有的算术的错误。 | 终止 |
| SIGKILL | 该信号用来立即结束程序的运行，并且不能被阻塞、处理和忽略。 | 终止 |
| SIGALRM | 该信号当一个定时器到时的时候发出。 | 终止 |
| SIGSTOP | 该信号用于暂停一个进程，且不能被阻塞、处理或忽略。 | 暂停进程 |
| SIGTSTP | 该信号用于暂停交互进程，用户可键入SUSP字符(通常是Ctrl-Z)发出这个信号。 |
暂停进程 |
| SIGCHLD | 子进程改变状态时，父进程会收到这个信号 | 忽略 |
| SIGABORT | 该信号用于结束进程 | 终止 |
当应用层接收到一个信号时，可以对信号执行忽略、捕捉和缺省三种操作：
忽略信号：对信号不做任何处理，但是有两个信号不能忽略：即SIGKILL及SIGSTOP。
捕捉信号：定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数。
缺省信号：执行Linux对该信号的默认操作
应用层使用信号
以下是应用层捕捉SIGIO信号的简单示例：
void input_handler(int signum) { //如果驱动发送了SIGIO信号，在此处理 printf("recive from %d\n"，signum); } int main() { int fd ,oflags; fd=open("/dev/global",O_RDWR,S_IRUSR | S_IWUSR); if(fd != -1) { //启动信号机制 signal(SIGIO,input_handler);//设置SIGIO信号的处理函数 fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());//将进程ID赋值给filp->f_owner oflags = fcntl(fd,F_GETFL); fcntl(fd,F_SETFL,oflags | FASYNC);//驱动的fasync方法被调用 while(1) { sleep(1000); } } }
- 当应用层
F_SETOWN, 驱动什么都没做,内核只是将进程的ID赋值给filp->f_owner； - 当应用层
F_SETFL被执行来打开FASYNC, 驱动的 fasync 方法被调用. - 当数据到达, 驱动向进程发出一个
SIGIO信号
驱动如何实现异步信号
驱动的实现主要用到一个结构体和两个函数：
fasync_struct结构体：
struct fasync_struct { spinlock_t fa_lock; int magic; int fa_fd; struct fasync_struct *fa_next; /* singly linked list */ struct file *fa_file; struct rcu_head fa_rcu; };
函数：
fasync_helper()：用于处理FASYNC标志变更
fasync_helper()函数是用来初始化fasync_struct结构体变量，并设置异步通知队列的
int fasync_helper(int fd, //文件描述符 struct file * filp, //文件指针 int on, struct fasync_struct **fapp); //要设置的结构
第三个参数on表示设置还是删除，on为真时初始化，为假时（0），移除.
kill_fasync()：发送信号
void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)；
fp：是已初始化的fasync_struct数据结构
sig：要发送的信号
band：在可读时设置为POLL_IN，在可写时设置为POLL_OUT;
驱动实例
static struct fasync_struct *btn_fasync; static irqreturn_t btn_irq_handler(int irq, void *dev) { struct btn_t *p = (struct btn_t *)dev; //发送信号 kill_fasync(&btn_fasync, SIGIO, POLL_IN); return IRQ_HANDLED; } static int btn_drv_fasync(int fd, struct file *fp, int on) { //初始化btn_fasync结构，并添加到异步通知列表中 return fasync_helper(fd, fp, on, &btn_fasync); } static int btn_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp) { if(filp->f_flags & FASYNC) fasync_helper(-1, flip, 0, &btn_fasync);//将文件从异步通知的列表中删除 return 0; } static struct file_operations btn_ops={ ...... .release = btn_drv_close, .fasync = btn_drv_fasync, };
主要步骤：
1、构造struct fasync_struct链表的头
2、实现fasync接口函数，调用fasync_helper函数来构造struct fasync_struct节点，并加入链表。
3、在资源可用时，调用kill_fasync发送信号，并设置资源的可用类型是可读还是可写。
4、在文件最后一次关闭时，即在release接口中，需要显式调用驱动实现的fasync接口函数，将节点从链表中删除，这样进程就不会再次收到信号。
异步通知主要还是弄明白信号是软件层次对中断的一种模拟，并且信号是由驱动发出的
end
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