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Linux设备驱动中的异步通知与异步I/O

简介:

Linux设备驱动中的异步通知与异步I/O

异步通知的概念与作用

异步通知的意思是:一旦设备就绪,则主动通知应用程序,这样应用程序根本就不需要查询设备状态,这一点非常类似于硬件上"中断"的概念,比较准确的称谓是"信号驱动的异步I/O"。

 

Linux信号

 

Linux系统中,异步通知使用信号来实现。信号也就是一种软件中断。

信号的产生:kill raise alarm

  1. 用户按下某些终端键;
  2. 硬件异常;
  3. 终止进程信号;
  4. 软件异常。

信号的处理:

  1. 忽略该信号,但SIGSTOP SIGKILL不可忽略;
  2. 捕捉该信号,并处理;
  3. 执行默认操作。

 

信号的接收

 

捕捉信号,安装信号处理函数:void (*signal(int signum, void(*handler)(int)))(int);

信号函数的原型为:void handler(int signo);

进程执行时,ctrl+c发出SIGINT信号,kill发出SIGTERM信号。

 

改变进程接收到特定信号后的行为:int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigacton *oldact);

第一个参数可以为除SIGKILL及SIGSTOP外的任何一个特定有效的信号。若第二、三个参数都为NULL,那么该函数可用于检查信号的有效性。

 

 

在用户空间处理一个设备释放的信号:

  • 通过F_SETOWN IO控制命令设置设备文件的拥有者为本进程。
  • 通过F_SETFLIO控制命令设置设备文件支持FASYNC。
  • 通过signal()函数连接信号和信号处理函数。

 

 

信号的释放

 

处理FASYNC标志变更的函数。int fasync_helper(int fd, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **fa);

释放信号用的函数。void kill_fasync(struct fasync_struct **fa, int sig, int band);

 

 

Linux 2.6 异步I/O

AIO概念与GNU C库函数

 

AIO基本思想是允许进程发起很多I/O操作,而不用阻塞或等待任何操作完成。

操作:int aio_read(struct aiocb *aiocbp); int aio_write(struct aiocb *aiocbp); int aio_error(struct aiocb *aiocbp); ssize_t aio_return(struct aiocb *aiocbp);

int aio_suspend(struct aiocb *const cblist[], int n, const struct timespec *timeout);

int aio_cancel(int fd, struct aiocb *aiocbp);

int lio_listio(int mode, struct aiocb *list[], int nent, struct sigevent *sig);

 

使用信号作为AIO的通知

 

使用回调函数作为AIO的通知

 

proc文件系统包含了两个虚拟的文件,它们可以用来对异步I/O的性能进行优化。

l /proc/sys/fs/aio-nr文件提供了系统范围异步I/O请求的数目。

l /proc/sys/fs/aio-max-nr文件是所允许的并发请求的最大个数。

AIO与设备驱动

在内核中每个I/O请求都对应一个kiocb结构体,通过is_sync_kiocb()可以判断某kiocb是否为为同步I/O请求。

 

块设备和网络设备本身是异步的,只有字符设备必须明确表明应支持AIO。

操作:ssize_t (*aio_read)(struct kiocb *iocb, char *buff, size_t count, loff_t offset);

ssize_t (*aio_write)(struct kiocb *iocb, const char *buff, size_t count, loff_t offset);

ssize_t (*aio_fsync)(struct kiocb *iocb, int datasync);

AIO不需要改变文件的位置,所以offset传递值而不需要传递指针。

aio_read和aio_write()函数本身不一定完成了读和写操作,它只是发起、初始化读和写操作。

 

本文转自feisky博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/feisky/archive/2010/06/01/1749345.html,如需转载请自行联系原作者


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