linux设备驱动--异步通知和异步I/O

1、异步通知的概念和作用

影响：阻塞--应用程序无需轮询设备是否可以访问

非阻塞--中断进行通知

即：由驱动发起，主动通知应用程序

2、linux异步通知编程

2.1 linux信号

作用：linux系统中，异步通知使用信号来实现

2.2 信号的处理函数（在应用程序端捕获信号）

signal()函数

例子：

//启动信号机制

signal(SIGIO,input_handler);

fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid());//设置进程为STDIN_FILENO文件拥有者，没有这一步内核不知道应该将信号发给那个进程

oflags = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETEL);//

fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,oflags|FASYNC);//为了启用异步通知机制，还需要对设备设置FASYNC标志

while(1);// 最后进入一个死循环，仅为保持进程不终止，如果程序中没有这个死循环，会立即执行完毕

2.3 信号的释放 (在设备驱动端释放信号)

为了是设备支持异步通知机制，驱动程序中涉及以下3项工作

（1）、支持F_SETOWN命令，能在这个控制命令处理中设置filp->f_owner为对应的进程ID。不过此项工作已由内核完成，设备驱动无须处理。

（2）、支持F_SETFL命令处理，每当FASYNC标志改变时，驱动函数中的fasync()函数得以执行。因此，驱动中应该实现fasync()函数

（3）、在设备资源中可获得，调用kill_fasync（）函数激发相应的信号

设备驱动中异步通知编程：

（1）、fasync_struct加入设备结构体模板中

（2）、两个函数

处理FASYNC标志的两个函数： int  fasync_helper(int fd,struct file *filp,int mode,struct fasync_struct **fa);

释放信号的函数： void  kill_fasync(struct fasync_struct **fa,int sig,int band);

3、支持异步通知的globalfifo驱动

（1）、将异步结构体fasync_struct添加到globalfifo设备结构体信息

（2）、支持异步通知的globalfifo设备驱动的fasync()函数

（3）、支持异步通知的globalfifo设备驱动的写函数

（4）、增加异步通知后的globalfifo设备驱动的release()函数

写个应用程序，在用户空间验证globalfifo的异步通知

4、linux2.6异步I/O

同步I/O：linux系统中最常用的输入输出（I/O）模型是同步I/O，在这个模型中，当请求发出后，应用程序就会阻塞，知道请求满足

异步I/O：I/O请求可能需要与其它进程产生交叠

4.1、AIO系列API：

（1）、aio_read--异步读

（2）、aio_write--异步写

（3）、aio_error--确定请求的状态

（4）、aio_return--获得异步操作的返回值

（5）、aio_suspend--挂起异步操作，知道异步请求完成为止

（6）、aio_cancel--取消异步请求

（7）、lio_listio--同时发起多个传输（一次系统调用可以启动大量的I/O操作）

4.2、使用信号作为AIO的通知

信号作为异步通知的机制在AIO中依然使用，为了使用信号，使用AIO的应用程序同样需要定义信号处理程序，在指定的信号被触发时，调用这个处理程序

4.3 使用回调函数作为AIO的通知

4.4 AIO与设备驱动

在内核中，每个I/O请求都对应一个kiocb结构体，其ki_filp成员只想对应的file指针，通过is_sync_kiocb判断某kiocb是否为同步I/O请求，如果是返回真，表示为异步I/O请求。

块设备和网络设备：本身是异步的

字符设备：必须明确应支持AIO（极少数是异步I/O操作）