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今天寫的是Linux設(shè)備驅(qū)動中的阻塞和非阻塞I/0，何謂阻塞與非阻塞I/O,？簡單來說就是對I/O操作的兩種不同的方式，驅(qū)動程序可以靈活的支持用戶空間對設(shè)備的這兩種訪問方式,。
一,、基本概念：
- 阻塞操作 ： 是指在執(zhí)行設(shè)備操作時，若不能獲得資源,，則掛起進(jìn)程直到滿足操作條件后再進(jìn)行操作,。被掛起的進(jìn)程進(jìn)入休眠， 被從調(diào)度器移走,，直到條件滿足,。
- 非阻塞操作 ：在不能進(jìn)行設(shè)備操作時，并不掛起,，它或者放棄,，或者不停地查詢，直到可以進(jìn)行操作,。非阻塞應(yīng)用程序通常使用select系統(tǒng)調(diào)用查詢是否可以對設(shè)備進(jìn)行無阻塞的訪問最終會引發(fā)設(shè)備驅(qū)動中 poll函數(shù)執(zhí)行,。
二、輪詢操作
阻塞的讀取一個字符：
1 2 3 4 5 6 7 8 | char buf;
fd = open("/dev/ttyS1",O_RDWR);
.....
res = read(fd,&buf,1); //當(dāng)串口上有輸入時才返回,沒有輸入則進(jìn)程掛起睡眠
if(res == 1)
{
printf("%c/n",buf);
}
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非阻塞的讀一個字符：
1 2 3 4 5 | char buf;
fd = open("/dev/ttyS1",O_RDWR|O_NONBLOCK);//O_NONBLOCK 非阻塞標(biāo)識
.....
while(read(fd,&buf,1)!=1);//串口上沒有輸入則返回,，所以循環(huán)讀取
printf("%c/n",buf);
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阻塞操作常常用等待隊列來實現(xiàn),，而非阻塞操作用輪詢的方式來實現(xiàn)。非阻塞I/O的操作在應(yīng)用層通常會用到select()和poll()系統(tǒng)調(diào)用查詢是否可對設(shè)備進(jìn)行無阻塞訪問,。select()和poll()系統(tǒng)調(diào)用最終會引發(fā)設(shè)備驅(qū)動中的poll()函數(shù)被調(diào)用,。這里對隊列就不多介紹了，大家可以看看數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面的知識點,。
應(yīng)用層的select()原型為：
1 2 3 | int select(int numfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *exceptionfds,
struct timeval *timeout); numfds 的值為需要檢查的號碼最高的文件描述符加1,，若select()在等待timeout時間后，若沒有文件描述符準(zhǔn)備好則返回,。
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應(yīng)用程序為：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 | #inlcude------
main()
{
int fd,num;
char rd_ch[BUFFER_LEN];
fd_set rfds,wfds; //讀寫文件描述符集
//以非阻塞方式打開/dev/globalfifo設(shè)備文件
fd=open("/dev/globalfifo",O_RDWR|O_NONBLOCK);
if(fd != -1)
{
//FIFO 清零
if(ioctl(fd,FIFO_CLEAR,0) < 0)
{
printf("ioctl cmd failed /n");
}
while(1)
{
FD_ZERO(&rfds);
FD_ZERO(&wfds);
FD_SET(fd,&rfds);
FD_SET(fd,&wfds);
select(fd+1,&rfds,&wfds,null,null);
}
}
}
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下面說說設(shè)備驅(qū)動中的poll()函數(shù),，函數(shù)原型如下：
1 | static unsigned int poll(struct file *file, struct socket *sock,poll_table *wait) //第一個參數(shù)是file結(jié)構(gòu)體指針,，第三個參數(shù)是輪詢表指針，這個函數(shù)應(yīng)該進(jìn)行兩項工作
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- 對可能引起設(shè)備文件狀態(tài)變化的等待隊列調(diào)用poll_wait()函數(shù),，將對應(yīng)的等待隊列頭添加到poll_table
- 返回表示是否能對設(shè)備進(jìn)行無阻塞讀,，寫訪問的掩碼
這里還要提到poll_wait()函數(shù)，很多人會以為是和wait_event()一樣的函數(shù),，會阻塞的等待某件事情的發(fā)生,，其實這個函數(shù)并不會引起阻塞，它的工作是把當(dāng)前的進(jìn)程增添到wait參數(shù)指定的等待列表poll_table中去,，poll_wait()函數(shù)原型如下：
1 2 | static inline void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)
從中可以看出是將等待隊列頭wait_address添加到p所指向的結(jié)構(gòu)體中(poll_table)
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驅(qū)動函數(shù)中的poll()函數(shù)典型模板如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | static unsigned int xxx_poll(struct file *filp,struct socket *sock,
poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
struct xxx_dev *dev = filp->private_data;//獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針
...
poll_wait(filp,&dev->r_wait,wait);//加讀等待隊列頭到poll_table
poll_wait(filp,&dev->w_wait,wait);//加寫等待隊列頭到poll_table
...
if(...)//可讀
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
if(...)//可寫
mask |= POLLOUT | POLLRDNORM;
...
return mask;
}
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三,、支持輪詢操作的globalfifo驅(qū)動
在globalfifo的poll()函數(shù)中，首先將設(shè)備結(jié)構(gòu)體重的r_wait和w_wait等待隊列頭加到等待隊列表,，globalfifo設(shè)備驅(qū)動的poll()函數(shù)如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | static unsigned int gloablfif0_poll(struct file *filp,poll_table *wait)
{
unsigned int mask = 0;
struct globalfifo_dev *dev = filp->private_data;
down(&dev->sem);
poll_wait(filp,&dev->r_wait , wait) ;
poll_wait(filp,&dev->r_wait , wait) ;
if(dev->current_len != 0)
{
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
}
if(dev->current_len != GLOBALFIFO_SIZE)
{
mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
}
up(&dev->sem);
return mask;
}
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四,、總結(jié)
阻塞與非阻塞操作：
- 定義并初始化等待對列頭；
- 定義并初始化等待隊列,；
- 把等待隊列添加到等待隊列頭
- 設(shè)置進(jìn)程狀態(tài)（TASK_INTERRUPTIBLE（可以被信號打斷）和TASK_UNINTERRUPTIBLE（不能被信號打斷））
- 調(diào)用其它進(jìn)程
poll機制：
- 把等待隊列頭加到poll_table
- 返回表示是否能對設(shè)備進(jìn)行無阻塞讀,，寫訪問的掩碼
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