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Linux驱动技术中的异步通知技术

2019年10月12日 文章来源:网络整理 热度:164℃ 作者:刘英

异步通知的全称是"信号驱动的异步IO",通过"信号"的方式,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

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

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。

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:

Linux驱动技术中的异步通知技术

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。

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

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()。

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); ...}

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