Linux驱动技术(四) _异步通知技术

异步通知的全称是"信号驱动的异步IO"，通过"信号"的方式，放期望获取的资源可用时，驱动会主动通知指定的应用程序，和应用层的"信号"相对应，这里使用的是信号"SIGIO"。操作步骤是

1. 应用层程序将自己注册为接收来自设备文件的SIGIO信号的进程
2. 驱动实现相应的接口，以期具有向所有注册接收这个设备驱动SIGIO信号的应用程序发SIGIO信号的能力。
3. 驱动在适当的位置调用发送函数，应用程序即可接收到SIGIO信号。

整个机制的框架：  

应用层接收SIGIO

和其他信号一样，应用层需要注册一个信号处理函数，

注册的方式还是使用signal()或sigaction()

此外，应用层还需要把自己加入到驱动的通知链表中，加入的代码如下

  
  


   
   
fcntl(dev_fd,F_SETOWN,getpid()); 

   
   
int oflags = fcntl(dev_fd,F_GETFL); 

   
   
fcntl(dev_fd，F_SETFL，oflags|FASYNC); 

   
   
...while(1);  
  
  

完成了上面的工作，应用层的程序就可以静待SIGIO的到来了。

驱动发送SIGIO

应用层注册好了，最终的发送还是看设备驱动的处理方式，为了使设备支持异步通知机制，参照应用层的接口，驱动程序中涉及3项工作。

1. 支持F_SETOWN命令，能在这个命令中下设置filp->f_owner为对应进程的ID，这部分内核已经做了
2. 支持F_SETFL,每当FASYNC标志改变时，驱动程序中的fasync()将得以执行，so，驱动中要实现fasync()。
3. 当设备资源可用时，通过kill_fasync()发送SIGIO

为了在内核中实现上面这三个功能，驱动需要使用1个结构+2个API，结构是struct fasync_struct,函数是fasync_helper()和kill_fasync()

  
  


   
   
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; 

   
   
};  
  
  

fasync_helper()的作用是将一个fasync_struct的对象注册进内核，应用层执行fcntl(dev_fd，F_SETFL，oflags|FASYNC)时会回调驱动的fops.fasync()，所以通常将fasync_helper()放到fasync()的实现中。

  
  


   
   
/** 

   
   
 *fasync_helper - 将一个fasync_struct对象注册进内核 

   
   
 *@fd:文件描述符，由fasync传入 

   
   
 *@filp:file指针，由fasync传入 

   
   
 *@sig:信号类型，通常使用的就是SIGIO 

   
   
 *@dev_fasync:事前准备的fasync_struct对象指针的指针 

   
   
 */ 

   
   
 

   
   
int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int sig, struct fasync_struct ** dev_fasync);    
  
  

下面这个API就是释放SIGIO，根据需求的不同放到不同的位置。

  
  


   
   
/** 

   
   
 *kill_fasync - 释放一个信号 

   
   
 *@dev_fasync:事前使用fasync_helper注册进内核的fasync_struct对象指针的指针 

   
   
 *@filp:file指针，由fasync传入 

   
   
 *@sig:信号类型，通常使用的就是SIGIO 

   
   
 *@flag:标志，通常，如果资源可读用POLLIN，如果资源可写用POLLOUT 

   
   
 */ 

   
   
 

   
   
void kill_fasync(struct fasync_struct **dev_fasync, int sig, int flag);  
  
  

驱动模板

下面这个驱动模板针对在硬件中断到来(资源可用)的时候向应用层发信号，实际的操作中表明资源可用的情境还有很多

  
  


   
   
static struct fasync_struct *fasync = NULL;static irqreturn_t handler(int irq, void *dev) 

   
   
{ 

   
   
    kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLLIN);    return IRQ_HANDLED; 

   
   
} 

   
   
static int demo_fasync(int fd, struct file *filp, int mode) 

   
   
{ 

   
   
    return fasync_helper(fd, filp, mode, &fasync); 

   
   
} 

   
   
 

   
   
struct file_operations fops = { 

   
   
    ... 

   
   
    .fasync = demo_fasync, 

   
   
    ... 

   
   
} 

   
   
static int __init demo_init(void){ 

   
   
    ... 

   
   
    request_irq(irq, handler, IRQF_TRIGGER_RISING, "demo", NULL); 

   
   
    ...}