备案控制台
探索云世界
开发者社区 开发与运维 文章 正文

Linux设备驱动开发-linux驱动中的异步通知

2012-05-24 698
版权
版权声明：
本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《 阿里云开发者社区用户服务协议》和 《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写 侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。
简介： 前面已经说了阻塞与非阻塞的访问方式，这里我们就继续说下异步通知的机制。 什么是异步通知呢？异步通知的意思就是，一旦设备就绪，则主动通知应用程序，应用程序 根本就不需要查询设备状态，类似于中断的概念，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一样的。

前面已经说了阻塞与非阻塞的访问方式，这里我们就继续说下异步通知的机制。

什么是异步通知呢？异步通知的意思就是，一旦设备就绪，则主动通知应用程序，应用程序 根本就不需要查询设备状态，类似于中断的概念，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一样的。信号是异步的，一个进程不必通过任何操作来 等待信号的到达。下面我们就看一下在linux中机制的实现方式。

在linux中，异步通知是使用信号来实现的，而在linux，大概有30种信号，比如大家熟悉的ctrl+c的SIGINT信号，进程能够忽略或者捕获除过SIGSTOP和SIGKILL的全部信号，当信号背捕获以后，有相应的函数来处理它。

在linux中，使用signal()函数来捕获信号，它的函数运行如下：

[cpp] view plain copy
  1. #include   
  2.   
  3. typedef void (*sighandler_t)(int);  
  4.   
  5. sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);  
第 一个参数就是指定的信号的值，而第二个参数便是此信号的信号处理函数，当为SIG_IGN,表示信号被忽略，当为SIG_DFL时，表示采用系统的默认方 式来处理该信号。当然，信号处理函数也可以自己定义。当signal()调用成功后，返回处理函数handler值，调用失败后返回SIG_ERR。下面 的函数就是当ctrl+c发生以后，进程捕获别且指定处理函数：
[cpp] view plain copy
  1. signal(SIGINT,sigterm_handler);  
这里面SIGINT便是接受的信号，而sigterm_handler就是针对此信号的处理函数，当然处理函数可以自己定义。

下面我们来看一个异步通知的实例：

[cpp] view plain copy
  1. #include  
  2. #include  
  3. #include  
  4. #include  
  5. #include  
  6. #include  
  7. #define MAX_LEN 100  
  8.   
  9. void input_handler(int num)  
  10. {  
  11.     char data[MAX_LEN];  
  12.     int len;  
  13.   
  14.     len=read(STDIN_FILENO,&data,MAX_LEN);  
  15.     data[len]=0;  
  16.     printf("input available:%s\n",data);  
  17. }  
  18.   
  19. main()  
  20. {  
  21.     int oflags;  
  22.       
  23.     signal(SIGIO,input_handler);  
  24.     fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid());  
  25.     oflags=fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL);  
  26.     fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,oflags|FASYNC);  
  27.   
  28.     while(1);  
  29. }  
首 先这里面将要进行捕获的信号是SIGIO信号，这里面通过signal()对标准输入文本描述符STDIN_FILENO启动异步信号机制。当用户进行输 入以后，进程将捕获到SIGIO信号，然后调用处理函数input_handler()进行处理，当然这个函数是自己定义的。而 fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid())设置进程为STDIN_FILENO文件的拥有者，这一步其实是将该信号与 进程进行绑定，下面oflags=fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL)和 fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,oflags|FASYNC)是启动异步机制，对设备设置FASYNC标志，程序执行后效果如 下：
[cpp] view plain copy
  1. wanchres@wanchres-desktop:~/Linux/test/c code$ ./signal_test   
  2. wanchres  
  3. input available:wanchres  
当输入一串字符以后，标准输入设备释放SIGIO信号，然后这个信号驱使对应的应用程序中的处理函数得以执行，将输入显示出来。上面的例子很好的说明了一个在用户空间中处理一个释放信号的具体的过程。

而在驱动程序和应用程序的异步通知的交互中，这种仅仅在应用程序端的，因为信号的源头在设备驱动端。因此，应该再合适的时候让设备驱动释放信号，其相关的步骤如下：

1、支持F_SETOWN命令，能在这个控制命令处理中设置filp->f_owner为对应进程ID，此工作已由内核完成。

2、支持F_SETFL命令的处理，每当FASYNC标志改变时，驱动中的fasync()函数将得以执行，所以驱动中应实现fasync()函数。

3、在设备资源可获得时，调用kill_fasync()函数激发相应的信号。

设备驱动中异步通知的编程实现中，主要用到一个结构体fasync_struct，其定义为：

[cpp] view plain copy
  1. struct fasync_struct {  
  2.                int     magic;  
  3.                int     fa_fd;  
  4.                struct  fasync_struct   *fa_next; /* singly linked list */  
  5.                struct  file            *fa_file;             
  6. };  
fa_file即进程打开设备文件时创建的file结构file.owner即为进程的pid。

处理FASYNC标志变更的函数：

[cpp] view plain copy
  1. int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)  
释放信号的函数：
[cpp] view plain copy
  1. void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)  
下面我们来看下支持异步通知的模板。

设备结构体：

[cpp] view plain copy
  1. struct xxx_dev{  
  2.         struct cdev cdev;  
  3.     ......  
  4.     struct fasync_struct *async_queue;  
  5. };  
fasync()函数：
[cpp] view plain copy
  1. static int xxx_fasync(int fd,struct file *filp,int mode)  
  2. {  
  3.     struct xxx_dev *dev = filp->private_data;  
  4.     return fasync_helper(fd,filp,mode,&dev->async_queue);  
  5. }  
在设备资源可以获得时，应该调用kill_fasync()释放SIGIO信号，可读时第三个参数是POLL_IN，可写时为POLL_OUT.
[cpp] view plain copy
  1. static ssize_t xxx_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)  
  2. {  
  3.     struct xxx_dev *dev = filp->private_data;  
  4.     ......  
  5.     if(dev->async_queue)  
  6.         kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN);  
  7.         ......  
  8. }  
在release函数中，应调用fasync()函数将文件从异步通知的列表中删除。
[cpp] view plain copy
  1. int xxx_release(struct inode *inode,struct file *filp)  
  2. {  
  3.     xxx_fasync(-1,filp,0);  
  4.     return 0;  
  5. }  
上面是异步通知在设备驱动中的模板，下面我们来看看在globalmem中添加异步通知后各模块的代码：
[cpp] view plain copy
  1. struct globalmem_dev{  
  2.         struct cdev cdev;  
  3.     unsigned int current_len;  
  4.         unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE];  
  5.     struct semaphore sem;  
  6.     wait_queue_head_t r_wait;  
  7.     wait_queue_head_t w_wait;  
  8.     struct fasync_struct *async_queue;  
  9. };  

[cpp] view plain copy
  1. static int globalmem_fasync(int fd,struct file *filp,int mode)  
  2. {  
  3.     struct globalmem_dev *dev = filp->private_data;  
  4.     return fasync_helper(fd,filp,mode,&dev->async_queue);  
  5. }  

[cpp] view plain copy
  1. static ssize_t globalmem_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)  
  2. {  
  3.     unsigned long p = *ppos;  
  4.     int ret = 0;  
  5.     struct globalmem_dev *dev = filp->private_data;  
  6.     DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);      
  7.       
  8.     down(&dev->sem);  
  9.     add_wait_queue(&dev->w_wait,&wait);  
  10.   
  11.     while(dev->current_len==GLOBALMEM_SIZE){  
  12.         if(filp->f_flags & O_NONBLOCK){  
  13.             ret = -EAGAIN;  
  14.             goto out;         
  15.         }  
  16.         __set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);  
  17.         up(&dev->sem);  
  18.   
  19.         schedule();  
  20.         if(signal_pending(current)){  
  21.             ret = -ERESTARTSYS;  
  22.             goto out2;    
  23.         }     
  24.           
  25.         down(&dev->sem);  
  26.     }  
  27.       
  28.     if(count > GLOBALMEM_SIZE-dev->current_len)  
  29.         count = GLOBALMEM_SIZE-dev->current_len;  
  30.     if(copy_from_user(dev->mem+dev->current_len,buf,count)){  
  31.         ret = -EFAULT;  
  32.         goto out;     
  33.     }else{  
  34.         dev->current_len += count;  
  35.         printk(KERN_INFO "written %d bytes(s),current_len:%d\n",count,dev->current_len);  
  36.   
  37.         wake_up_interruptible(&dev->r_wait);  
  38.           
  39.         if(dev->async_queue)  
  40.             kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN);  
  41.   
  42.         ret = count;              
  43.     }  
  44.     out:up(&dev->sem);  
  45.     out2:remove_wait_queue(&dev->w_wait,&wait);  
  46.     set_current_state(TASK_RUNNING);  
  47.     return ret;  
  48. }  

[cpp] view plain copy
  1. int globalmem_release(struct inode *inode,struct file *filp)  
  2. {  
  3.     globalmem_fasync(-1,filp,0);  
  4.     return 0;  
  5. }  

代码写好以后，我们还需编写一个在用户空间验证globalmem异步通知的程序，程序的功能是接收到globalmem发出的信号后输出信号值，代码如下：
[cpp] view plain copy
  1. #include  
  2. #include  
  3. #include  
  4. #include  
  5. #include  
  6. #include  
  7.   
  8. void input_handler(int signum)  
  9. {  
  10.     printf("receive a signal from globalmem,signalnum:%d\n",signum);  
  11. }  
  12.   
  13. main()  
  14. {  
  15.     int fd,oflags;  
  16.     fd = open("/dev/globalmem_sync",O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR);  
  17.     if(fd != -1){  
  18.         signal(SIGIO,input_handler);  
  19.         fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());  
  20.         oflags = fcntl(fd,F_GETFL);  
  21.         fcntl(fd,F_SETFL,oflags|FASYNC);  
  22.         while(1){  
  23.             sleep(100);  
  24.         }  
  25.     }else{  
  26.         printf("device open failure\n");  
  27.     }  
  28. }  
将 驱动的内核模块make完成后，将其插入，然后编译用户程序，采用前面介绍过的加载新的设备驱动别且创建设备文件节点(mknod /dev/globalmem)，最后再echo向/dev/globalmenm写入新的数据，例如：echo wanchres > /dev/globalmem。
文章标签：
Linux
C++
关键词：
Linux开发
Linux驱动
Linux设备
Linux异步通知
Linux设备驱动
xumaojun
目录
相关文章
泡沫o0
|
1月前
|
Shell Linux C语言
【Shell 命令集合 设备管理 】Linux 创建设备文件 MAKEDEV命令 使用指南
【Shell 命令集合 设备管理 】Linux 创建设备文件 MAKEDEV命令 使用指南
泡沫o0
33 0
泡沫o0
|
1月前
|
监控 Linux Shell
【Shell 命令集合 网络通讯 】Linux管理终端设备的登录过程 getty命令 使用指南
【Shell 命令集合 网络通讯 】Linux管理终端设备的登录过程 getty命令 使用指南
泡沫o0
33 0
泡沫o0
|
1月前
|
Shell Linux C语言
【Shell 命令集合 磁盘管理 】Linux losetup命令使用教程 将一个文件或设备与一个回环设备（loop device）进行关联
【Shell 命令集合 磁盘管理 】Linux losetup命令使用教程 将一个文件或设备与一个回环设备（loop device）进行关联
泡沫o0
41 0
泡沫o0
|
1月前
|
监控 Linux Shell
【Shell 命令集合 磁盘维护 】Linux 交换分区的特殊文件或设备 swapon命令使用指南
【Shell 命令集合 磁盘维护 】Linux 交换分区的特殊文件或设备 swapon命令使用指南
泡沫o0
38 1
泡沫o0
|
1月前
|
存储 Shell Linux
【Shell 命令集合 磁盘维护 】Linux 创建一个用作交换空间（swap space）的特殊文件或设备 mkswap命令使用教程
【Shell 命令集合 磁盘维护 】Linux 创建一个用作交换空间（swap space）的特殊文件或设备 mkswap命令使用教程
泡沫o0
33 0
泡沫o0
|
1月前
|
安全 Shell Linux
【Shell 命令集合 网络通讯 】Linux 打开终端设备 mingetty命令 使用指南
【Shell 命令集合 网络通讯 】Linux 打开终端设备 mingetty命令 使用指南
泡沫o0
39 0
aqi00
|
2天前
|
Linux 编译器 Android开发
FFmpeg开发笔记（九）Linux交叉编译Android的x265库
在Linux环境下，本文指导如何交叉编译x265的so库以适应Android。首先，需安装cmake和下载android-ndk-r21e。接着，下载x265源码，修改crosscompile.cmake的编译器设置。配置x265源码，使用指定的NDK路径，并在配置界面修改相关选项。随后，修改编译规则，编译并安装x265，调整pc描述文件并更新PKG_CONFIG_PATH。最后，修改FFmpeg配置脚本启用x265支持，编译安装FFmpeg，将生成的so文件导入Android工程，调整gradle配置以确保顺利运行。
aqi00
18 1
FFmpeg开发笔记（九）Linux交叉编译Android的x265库
zhaokk
|
8天前
|
Linux Go
Linux命令Top 100驱动人生! 面试必备
探索Linux命令不再迷茫！本文分10部分详解20个基础命令，带你由浅入深掌握文件、目录管理和文本处理。 [1]: <https://cloud.tencent.com/developer/article/2396114> [2]: <https://pan.quark.cn/s/865a0bbd5720> [3]: <https://yv4kfv1n3j.feishu.cn/docx/MRyxdaqz8ow5RjxyL1ucrvOYnnH>
zhaokk
58 0
游客2xksyu44sqbag
|
14天前
|
网络协议 Linux SDN
虚拟网络设备与Linux网络协议栈
在现代计算环境中，虚拟网络设备在实现灵活的网络配置和隔离方面发挥了至关重要的作用🔧，特别是在容器化和虚拟化技术广泛应用的今天🌐。而Linux网络协议栈则是操作系统处理网络通信的核心💻，它支持广泛的协议和网络服务🌍，确保数据正确地在网络中传输。本文将深入分析虚拟网络设备与Linux网络协议栈的关联，揭示它们如何共同工作以支持复杂的网络需求。
游客2xksyu44sqbag
29 10
游客2xksyu44sqbag
|
15天前
|
存储 缓存 固态存储
Linux设备全览：从字符到块，揭秘每种设备的秘密
在Linux的世界里，设备是构成系统的基础，它们使得计算机能够与外界互动。Linux设备可以大致分为几种类型，每种类型都有其独特的特性和用途。🌌让我们一起探索这些设备类型及其特性。
游客2xksyu44sqbag
18 0

热门文章

最新文章

  • 1
    Linux基础与服务器架构综合小实践
  • 2
    网络名称空间在Linux虚拟化技术中的位置
  • 3
    【Linux系统编程】深入解析Linux中read函数的错误场景
  • 4
    Linux如何检查文件夹的大小？
  • 5
    linux7安装elasticsearch-7.4.0集群配置
  • 6
    Linux进程和计划任务管理
  • 7
    Linux系统之watch命令的基本使用
  • 8
    Linux文件编程(open read write close函数)
  • 9
    工作中常用到的Linux命令
  • 10
    Linux手动清理Linux脚本日志定时清理日志和log文件执行表达式
  • 1
    FFmpeg开发笔记（九）Linux交叉编译Android的x265库
    18
  • 2
    linux查看CPU、内存、网络、磁盘IO命令
    36
  • 3
    Linux系统替换字符串常用命令
    16
  • 4
    IDEA通过内网穿透实现固定公网地址远程SSH连接本地Linux服务器
    19
  • 5
    【GitLab私有仓库】在Linux上用Gitlab搭建自己的私有库并配置cpolar内网穿透
    16
  • 6
    ZooKeeper的安装（Linux版）
    16
  • 7
    Redis的安装（Linux版）
    22
  • 8
    Tomcat的安装（Linux版）
    16
  • 9
    《Linux 简易速速上手小册》第10章: 性能监控与优化（2024 最新版）
    7
  • 10
    《Linux 简易速速上手小册》第8章: 安全性与加固（2024 最新版）
    16

    • 相关课程

    更多
  • Linux MySQL服务器搭建与应用
  • Linux Web服务器Nginx搭建与配置
  • Linux服务器运维基本操作
  • Linux企业运维实战 - 入门及常用命令
  • Linux Shell 编程入门与实战
  • Linux网络进阶 - TCP/IP协议及OSI七层模型

    • 相关电子书

    更多
  • Alibaba Cloud Linux 3 发布
  • ECS系统指南之Linux系统诊断
  • ECS运维指南 之 Linux系统诊断

    • 相关实验场景

    更多
  • Alibaba Cloud Linux操作系统的安装及使用
  • Alibaba Cloud Linux操作系统Shell程序

    • 推荐镜像

    更多
  • mxlinux-iso
  • archlinuxarm
  • archlinuxcn
    • 下一篇
    部署LAMP环境（Alibaba Cloud Linux 3）