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：

文件描述符：设备文件、管道文件
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

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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

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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

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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

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/*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
*/