Linux驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的異步通知技術(shù)

異步通知的全稱是"信號(hào)驅(qū)動(dòng)的異步IO"，通過(guò)"信號(hào)"的方式，期望獲取的資源可用時(shí)，驅(qū)動(dòng)會(huì)主動(dòng)通知指定的應(yīng)用程序，和應(yīng)用層的"信號(hào)"相對(duì)應(yīng)，這里使用的是信號(hào)"SIGIO"。操作步驟是

應(yīng)用層程序?qū)⒆约鹤?cè)為接收來(lái)自設(shè)備文件的SIGIO信號(hào)的進(jìn)程

驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的接口，以期具有向所有注冊(cè)接收這個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)SIGIO信號(hào)的應(yīng)用程序發(fā)SIGIO信號(hào)的能力。

驅(qū)動(dòng)在適當(dāng)?shù)奈恢谜{(diào)用發(fā)送函數(shù)，應(yīng)用程序即可接收到SIGIO信號(hào)。

整個(gè)機(jī)制的框架：

應(yīng)用層接收SIGIO

和其他信號(hào)一樣，應(yīng)用層需要注冊(cè)一個(gè)信號(hào)處理函數(shù)，
注冊(cè)的方式還是使用signal()或sigaction()

此外，應(yīng)用層還需要把自己加入到驅(qū)動(dòng)的通知鏈表中，加入的代碼如下

fcntl(dev_fd,F_SETOWN,getpid());int oflags = fcntl(dev_fd,F_GETFL);fcntl(dev_fd，F(xiàn)_SETFL，oflags|FASYNC);...while(1);

完成了上面的工作，應(yīng)用層的程序就可以靜待SIGIO的到來(lái)了。

驅(qū)動(dòng)發(fā)送SIGIO

應(yīng)用層注冊(cè)好了，最終的發(fā)送還是看設(shè)備驅(qū)動(dòng)的處理方式，為了使設(shè)備支持異步通知機(jī)制，參照應(yīng)用層的接口，驅(qū)動(dòng)程序中涉及3項(xiàng)工作。

支持F_SETOWN命令，能在這個(gè)命令中下設(shè)置filp->f_owner為對(duì)應(yīng)進(jìn)程的ID，這部分內(nèi)核已經(jīng)做了

支持F_SETFL,每當(dāng)FASYNC標(biāo)志改變時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序中的fasync()將得以執(zhí)行，so，驅(qū)動(dòng)中要實(shí)現(xiàn)fasync()。

當(dāng)設(shè)備資源可用時(shí)，通過(guò)kill_fasync()發(fā)送SIGIO

為了在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)上面這三個(gè)功能，驅(qū)動(dòng)需要使用1個(gè)結(jié)構(gòu)+2個(gè)API，結(jié)構(gòu)是struct fasync_struct,函數(shù)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()的作用是將一個(gè)fasync_struct的對(duì)象注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核，應(yīng)用層執(zhí)行fcntl(dev_fd，F(xiàn)_SETFL，oflags|FASYNC)時(shí)會(huì)回調(diào)驅(qū)動(dòng)的fops.fasync()，所以通常將fasync_helper()放到fasync()的實(shí)現(xiàn)中。

/** *fasync_helper - 將一個(gè)fasync_struct對(duì)象注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核 *@fd:文件描述符，由fasync傳入 *@filp:file指針，由fasync傳入 *@sig:信號(hào)類型，通常使用的就是SIGIO *@dev_fasync:事前準(zhǔn)備的fasync_struct對(duì)象指針的指針 */int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int sig, struct fasync_struct ** dev_fasync);

下面這個(gè)API就是釋放SIGIO，根據(jù)需求的不同放到不同的位置。

/** *kill_fasync - 釋放一個(gè)信號(hào) *@dev_fasync:事前使用fasync_helper注冊(cè)進(jìn)內(nèi)核的fasync_struct對(duì)象指針的指針 *@filp:file指針，由fasync傳入 *@sig:信號(hào)類型，通常使用的就是SIGIO *@flag:標(biāo)志，通常，如果資源可讀用POLLIN，如果資源可寫用POLLOUT */void kill_fasync(struct fasync_struct **dev_fasync, int sig, int flag);

驅(qū)動(dòng)模板

下面這個(gè)驅(qū)動(dòng)模板針對(duì)在硬件中斷到來(lái)(資源可用)的時(shí)候向應(yīng)用層發(fā)信號(hào)，實(shí)際的操作中表明資源可用的情境還有很多

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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