linux中驱动异步通知应用程序的方法

原文:http://blog.chinaunix.net/uid-21714580-id-119967.html
驱动程序运行在内核空间中，应用程序运行在用户空间中，两者是不能直接通信的。但在实际应用中，在设备已经准备好的时候，我们希望通知用户程序设备已经ok，用户程序可以读取了，这样应用程序就不需要一直查询该设备的状态，从而节约了资源，这就是异步通知。好，那下一个问题就来了，这个过程如何实现呢？简单，两方面的工作。

一 驱动方面：
1. 在设备抽象的数据结构中增加一个struct fasync_struct的指针
2. 实现设备操作中的fasync函数，这个函数很简单，其主体就是调用内核的fasync_helper函数。
3. 在需要向用户空间通知的地方(例如中断中)调用内核的kill_fasync函数。
4. 在驱动的release方法中调用前面定义的fasync函数
呵呵，简单吧，就三点。其中fasync_helper和kill_fasync都是内核函数，我们只需要调用就可以了。在
1中定义的指针是一个重要参数，fasync_helper和kill_fasync会使用这个参数。

二 应用层方面
1. 利用signal或者sigaction设置SIGIO信号的处理函数
2. fcntl的F_SETOWN指令设置当前进程为设备文件owner
3. fcntl的F_SETFL指令设置FASYNC标志
完成了以上的工作的话，当内核执行到kill_fasync函数，用户空间SIGIO函数的处理函数就会被调用了。
呵呵，看起来不是很复杂把，让我们结合具体代码看看就更明白了。
先从应用层代码开始吧：

 #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #define MAX_LEN 100 //处理函数，没什么好讲的，用户自己定义 void input_handler(int num) {     char data[MAX_LEN];     int len;         //读取并输出STDIN_FILENO上的输入     len = read(STDIN_FILENO, &data, MAX_LEN);     data[len] = 0;      printf("input available:%s\n", data); } void main() {    int oflags;    //启动信号驱动机制,将SIGIO信号同input_handler函数关联起来,一旦产生SIGIO信号,就会执行input_handler    signal(SIGIO, input_handler);        //STDIN_FILENO是打开的设备文件描述符,F_SETOWN用来决定操作是干什么的,getpid()是个系统调用，    //功能是返回当前进程的进程号,整个函数的功能是STDIN_FILENO设置这个设备文件的拥有者为当前进程。    fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());        //得到打开文件描述符的状态    oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);    //设置文件描述符的状态为oflags | FASYNC属性,一旦文件描述符被设置成具有FASYNC属性的状态，    //也就是将设备文件切换到异步操作模式。这时系统就会自动调用驱动程序的fasync方法。    fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);      //最后进入一个死循环，程序什么都不干了，只有信号能激发input_handler的运行    //如果程序中没有这个死循环，会立即执行完毕    while (1);}再看驱动层代码，驱动层其他部分代码不变，就是增加了一个fasync方法的实现以及一些改动//首先是定义一个结构体，其实这个结构体存放的是一个列表，这个//列表保存的是一系列设备文件，SIGIO信号就发送到这些设备上static struct fasync_struct *fasync_queue;//fasync方法的实现static int my_fasync(int fd, struct file * filp, int on){    int retval;      //将该设备登记到fasync_queue队列中去    retval=fasync_helper(fd,filp,on,&fasync_queue);      if(retval<0)    {        return retval;     }     return 0;}

在驱动的release方法中我们再调用my_fasync方法

int my_release(struct inode *inode, struct file *filp){    //..processing..    my_fasync(-1, filp, 0);    //..processing..}

这样后我们在需要的地方（比如中断）调用下面的代码,就会向fasync_queue队列里的设备发送SIGIO信号
，应用程序收到信号，执行处理程序
if (fasync_queue)
kill_fasync(&fasync_queue, SIGIO, POLL_IN);
好了，这下大家知道该怎么用异步通知机制了吧？

以下是几点说明：
1, 两个函数的原型

int fasync_helper(struct inode *inode, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **fa);

一个”帮忙者”, 来实现 fasync 设备方法. mode 参数是传递给方法的相同的值, 而 fa 指针指向一个设
备特定的 fasync_struct *

void kill_fasync(struct fasync_struct *fa, int sig, int band);

如果这个驱动支持异步通知, 这个函数可用来发送一个信号到登记在 fa 中的进程.

2,fasync_helper 用来向等待异步信号的设备链表中添加或者删除设备文件, kill_fasync被用来通知拥有相关设备的进程. 它的参数是被传递的信号(常常是 SIGIO)和 band, 这几乎都是 POLL_IN[25](但是这可用来发送”紧急”或者带外数据, 在网络代码里).