驱动开发--多路复用-信号

一、多路复用

?每个进程都有一个描述符数组，这个数组的下标为描述符，

描述符的分类：

1. 文件描述符：设备文件、管道文件

2. socket描述符

1.1 应用层：三套接口select、poll、epoll

select：位运算实现 监控的描述符数量有限（32位机1024,64位机2048） 效率差

poll：链表实现，监控的描述符数量不限 效率差

epoll：效率最高，监控的描述符数量不限

select

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
/*  功能：监听多个描述符，阻塞等待有一个或者多个文件描述符，准备就绪。
        内核将没有准备就绪的文件描述符，从集合中清掉了。
    参数：  nfds           最大文件描述符数 ，加1
            readfds     读文件描述符集合
            writefds        写文件描述符集合
            exceptfds       其他异常的文件描述符集合
            timeout     超时时间（NULL）
    返回值：当timeout为NULL时返回0，成功:准备好的文件描述的个数  出错:-1 
         ? 当timeout不为NULL时，如超时设置为0，则select为非阻塞，超时设置 > 0，则无描述符可被操作的情况下阻塞指定长度的时间 
*/
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
//功能：将fd 从集合中清除掉
?
int ?FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
//功能：判断fd 是否存在于集合中
 
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
//功能：将fd 添加到集合中
?
void FD_ZERO(fd_set *set);
//功能：将集合清零
?
//使用模型:
?
while(1)
{
 ? ?/*得到最大的描述符maxfd*/
 ? ?/*FD_ZERO清空描述符集合*/
    /*将被监控描述符加到相应集合rfds里  FD_SET*/
 ? ?/*设置超时*/
 ? ?ret = select(maxfd+1,&rfds,&wfds,NULL,NULL);
 ? ?if(ret < 0)
 ?  {
 ? ? ? ?if(errno == EINTR)//错误时信号引起的
 ? ? ?  {
 ? ? ?      continue; ? 
 ? ? ?  }
 ? ? ? ?else
 ? ? ?  {
 ? ? ? ? ? ?break;
 ? ? ?  }
 ?  }
 ? ?else if(ret == 0)
 ?  {//超时
 ? ? ? ?//.....
 ?  }
 ? ?else
 ?  { //> 0 ret为可被操作的描述符个数
 ? ? ? ?if(FD_ISSET(fd1,&rfds))
 ? ? ?  {//读数据
 ? ? ? ? ? ?//....
 ? ? ?  }
 ? ? ? ?if(FD_ISSET(fd2,&rfds))
 ? ? ?  {//读数据
 ? ? ? ? ? ?//....
 ? ? ?  }
 ? ? ? ?///.....
 ? ? ? ?if(FD_ISSET(fd1,&wfds))
 ? ? ?  {//写数据
 ? ? ? ? ? ?//....
 ? ? ?  }
 ?  }
}
 ? 

1.2 驱动层：实现poll函数

void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)；
/*功能：将等待队列头添加至poll_table表中
 ?参数：struct file :设备文件
 ?Wait_queue_head_t :等待队列头
 ?Poll_table :poll_table表
*/
?
/*该函数与select、poll、epoll_wait函数相对应，协助这些多路监控函数判断本设备是否有数据可读写*/
unsigned int xxx_poll(struct file *filp, poll_table *wait) //函数名初始化给struct file_operations的成员.poll
{
 ? ?unsigned int mask = 0;
 ? ?/*
 ?      1. 将所有等待队列头加入poll_table表中
 ?      2. 判断是否可读，如可读则mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 ?      3. 判断是否可写，如可写则mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 ? ?*/
 ? ?
 ? ?return mask;
}

二、信号驱动

2.1 应用层：信号注册+fcntl

signal(SIGIO, input_handler); //注册信号处理函数
?
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());//将描述符设置给对应进程，好由描述符获知PID
?
oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);//将该设备的IO模式设置成信号驱动模式
?
void input_handler(int signum)//应用自己实现的信号处理函数，在此函数中完成读写
{
 ? ?//读数据
}
?
//应用模板
int main()
{
    int fd = open("/dev/xxxx",O_RDONLY);
?
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
?
    oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
    fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);
?
    signal(SIGIO,xxxx_handler);
?
    //......
}
 ? ?
void xxxx_handle(int signo)
{//读写数据
 ? ?
}
?
?

2.2 驱动层：实现fasync函数

/*设备结构中添加如下成员*/
struct fasync_struct *pasync_obj;
?
/*应用调用fcntl设置FASYNC时调用该函数产生异步通知结构对象，并将其地址设置到设备结构成员中*/
static int hello_fasync(int fd, struct file *filp, int mode) //函数名初始化给struct file_operations的成员.fasync
{
    struct hello_device *dev = filp->private_data; 
    return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->pasync_obj);
}
?
/*写函数中有数据可读时向应用层发信号*/
if (dev->pasync_obj)
 ? ? ? kill_fasync(&dev->pasync_obj, SIGIO, POLL_IN);
 ? ? ? 
/*release函数中释放异步通知结构对象*/
if (dev->pasync_obj) 
    fasync_helper(-1, filp, 0, &dev->pasync_obj);
?
int fasync_helper(int fd, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **pp);
/*
    功能：产生或释放异步通知结构对象
    参数：
    返回值：成功为>=0,失败负数
*/
?
void kill_fasync(struct fasync_struct **, int, int);
/*  
    功能：发信号
    参数：
        struct fasync_struct ** 指向保存异步通知结构地址的指针
        int     信号?SIGIO/SIGKILL/SIGCHLD/SIGCONT/SIGSTOP
        int     读写信息POLLIN、POLLOUT
*/