fasync驱动异步通知机制

fasync简介

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异步通知fasync应用于系统调用signal和sigaction函数，简单的说，signal函数就是让一个信号与与一个函数对应，每当接收到这个信号就会调用相应的函数。[1] 

那么什么是异步通知？异步通知类似于中断的机制，当设备可写时，设备驱动函数发送一个信号给内核，告知内核有数据可读,在条件不满足之前，并不会造成阻塞。而不像之前学的阻塞型IO和poll，它们是调用函数进去检查，条件不满足时还会造成阻塞。

应用层中启用异步通知机制

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其实在应用层启用异步通知只三个步骤：

1）signal(SIGIO, sig_handler);

调用signal函数，让指定的信号SIGIO与处理函数sig_handler对应。

2）fcntl(fd, F_SET_OWNER, getpid());

指定一个进程作为文件的“属主(filp->owner)”，这样内核才知道信号要发给哪个进程。

3）f_flags = fcntl(fd, F_GETFL);

fcntl(fd, F_SETFL, f_flags | FASYNC);

在设备文件中添加FASYNC标志，驱动中就会调用将要实现的test_fasync函数。

三个步骤执行后，一旦有信号产生，相应的进程就会收到。

驱动中需要实现的异步通知

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3.1 异步通知内核实现

实现异步通知，内核需要知道几个东西：哪个文件(filp)，什么信号(SIGIIO)，发给哪个进程(pid)，收到信号后做什么(sig_handler)。这些都由上述前两个步骤完成了，而这前两个步骤内核帮忙实现了，所以，我们只需要实现第三个步骤的一个简单的传参。

3.2 fasync_struct结构体

要实现传参，我们需要把一个结构体struct fasync_struct添加到内核的异步队列中，这个结构体用来存放对应设备文件的信息(如fd, filp)并交给内核来管理。一但收到信号，内核就会在这个所谓的异步队列头找到相应的文件(fd)，并在filp->owner中找到对应的进程PID，并且调用对应的sig_handler了。

struct fasync_struct {

int magic;

int fa_fd;

struct fasync_struct *fa_next; /* singly linked list */

struct file *fa_file;

};

3.3 内核中我们的工作

上面说了前两个步骤会由内核完成，所以我们只要做两件事情：

1）定义结构体fasync_struct。

struct fasync_struct *async_queue;

2）实现test_fasync，把函数fasync_helper将fd,filp和定义的结构体传给内核。

int test_fasync (int fd, struct file *filp, int mode)

{

struct _test_t *dev = filp->private_data;

return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->async_queue);

}

函数fasync_helper的定义为：

int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)

前面的三个参数其实就是teat_fasync的三个参数，所以只要我们定义好的fasync_struct结构体也传进去就可以了。

3.4 其余的工作

另外还有两件事：

3）当设备可写时，调用函数kill_fasync发送信号SIGIO给内核。

if (dev->async_queue){

kill_fasync(&dev->async_queue, SIGIO, POLL_IN);

}

讲解一下这个函数：

void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)

sig就是我们要发送的信号。

band(带宽)，一般都是使用POLL_IN，表示设备可读，如果设备可写，使用POLL_OUT

4）当设备关闭时，需要将fasync_struct从异步队列中删除：

test_fasync(-1, filp, 0);

删除也是调用test_fasync，不过改了一下参数而已。