linux设备驱动之阻塞与非阻塞I/O

本文主要是介绍linux设备驱动之阻塞与非阻塞I/O，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

先做一下与内核阻塞有关的知识储备：

1）进程休眠：

    进程休眠，简单的说就是正在运行的进程让出CPU。休眠的进程会被内核搁置在在一边，只有当内核再次把休眠的进程唤醒，进程才会会重新在CPU运行。这是内核中的进程调度。一个CPU在同一时间只能有一个进程在运行，微观串行宏观并行，在宏观上，我们觉得是所有进程同时进行的。实际上并不是这样，内核给每个进程分配了4G的虚拟内存，并且让每个进程傻乎乎的以为自己霸占着CPU运行。同时，内核暗中的将所有的进程按一定的算法将CPU轮流的给每个进程使用，而休眠就是进程没有被运行时的一种形式。在休眠下，进程不占用CPU，等待被唤醒

2）等待队列

   等待队列是一个存放着等待某个特定事件进程链表。用于存放等待唤醒的进程，等待队列结构   

  1.先看一下队列头的样子：

 /*linux/wait.h*/

 struct __wait_queue_head {

                 spinlock_t lock; //这个是自旋锁，在这里不需要理会。

                 struct list_head task_list; //这就是队列头中的核心，链表头。

 };

 typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t; 

 2.定义并初始化一个链表，在这个链表添加需要等待的进程    

  1）静态定义并初始化，一个函数执行完两个操作

  DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name)

  使用：定义并初始化一个叫name的等待队列。

  2）分开两步执行。

  2.1）定义

  wait_queue_head_t test_queue;

  2.2）初始化

  init_waitqueue_head(&test_queue);

初始化函数的位置，它必须在cdev添加函数”cdev_add”前。因为”cdev_add”执行成功就意味着设备可以被操作，设备被操作前当然需要把所有的事情都干完，包括等待队列的初始化。

3）进程休眠

 

  唤醒休眠进程

  void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue); //唤醒等待队列中所有可中断睡眠的进程

知识点已经介绍完，总结一下上面驱动函数的操作：

1）首先需要定义并初始化一个等待队列。

2）test_read函数中，如果条件不符合，调用该函数的进程就会进入休眠。

3）每当另一个进程调用test_write函数唤醒等待队列，test_read中的函数就会再一次判断条件是否符合，如果不符合，就会继续休眠，直到哪次的唤醒时条件符合。

非阻塞实现--只需要加上判定条件

     if(filp->f_flags&O_NONBLOCK)

（下面函数实现了阻塞与非阻塞）

  阻塞

  
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/errno.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/fcntl.h>MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");#define GLOBALMEM_SIZE 0x1000
#define MEM_CLEAR 0x1
//#define GLOBALMEM_MAJOR 250static int globalmem_major=0;
static const struct file_operations globalmem_fops;
struct globalmem_dev{struct cdev cdev;unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE];unsigned int cur_size;wait_queue_head_t test_queue;
};static struct globalmem_dev dev;static ssize_t globalmem_read(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)
{unsigned long p=*ppos;int ret=0;if(!wait_event_interruptible(dev.test_queue,dev.cur_size)){if(p>=GLOBALMEM_SIZE-p)return 0;if(count>GLOBALMEM_SIZE-p)count=GLOBALMEM_SIZE-p;if(copy_to_user(buf,(void*)(dev.mem+p),count))return -EFAULT;else{*ppos+=count;ret=count;dev.cur_size-=ret;printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n",\count,p);return count;}	}elsereturn -ERESTARTSYS;}
}static ssize_t globalmem_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)
{unsigned long p=*ppos;int ret=0;if(p>=GLOBALMEM_SIZE-p)return 0;if(count>GLOBALMEM_SIZE-p)count=GLOBALMEM_SIZE-p;if(copy_from_user(dev.mem+p,buf,count))ret=-EFAULT;else{*ppos+=count;ret=count;printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n",count,p);}dev.cur_size+=ret;wake_up_interruptible(&dev.test_queue);return ret;	
}
static void globalmem_setup_cdev()
{int err;dev_t devno=MKDEV(globalmem_major,0);cdev_init(&dev.cdev,&globalmem_fops);dev.cdev.owner=THIS_MODULE;init_waitqueue_head(&dev.test_queue);err=cdev_add(&dev.cdev,devno,1);if(err){printk(KERN_NOTICE "Error %d adding globalmem",err);}
}static const struct file_operations globalmem_fops={.owner=THIS_MODULE,.write=globalmem_write,.read=globalmem_read,
};int globalmem_init(void)
{int result;dev_t devno=MKDEV(globalmem_major,0);if(globalmem_major){result=register_chrdev_region(devno,1,"my_globalmem");}else{result=alloc_chrdev_region(&devno,0,1,"my_globalmem");globalmem_major=MAJOR(devno);}if(result<0){return result;}globalmem_setup_cdev();return 0;
}void globalmem_exit(void)
{cdev_del(&dev.cdev);unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major,0),1);printk("leavel kernel\n");return;
}module_init(globalmem_init);
module_exit(globalmem_exit);
MODULE_AUTHOR("nw");




 
 
非阻塞
 
 
 
 
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/errno.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/fcntl.h>MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");#define GLOBALMEM_SIZE 0x1000
#define MEM_CLEAR 0x1
//#define GLOBALMEM_MAJOR 250static int globalmem_major=0;
static const struct file_operations globalmem_fops;
struct globalmem_dev{struct cdev cdev;unsigned char mem[GLOBALMEM_SIZE];unsigned int cur_size;wait_queue_head_t test_queue;
};static struct globalmem_dev dev;static ssize_t globalmem_read(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)
{unsigned long p=*ppos;int ret=0;if(filp->f_flags&O_NONBLOCK){if(dev.cur_size>0){if(!wait_event_interruptible(dev.test_queue,dev.cur_size)){if(p>=GLOBALMEM_SIZE-p)return 0;if(count>GLOBALMEM_SIZE-p)count=GLOBALMEM_SIZE-p;if(copy_to_user(buf,(void*)(dev.mem+p),count))return -EFAULT;else{*ppos+=count;ret=count;dev.cur_size-=ret;printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n",\count,p);return count;}	}elsereturn -ERESTARTSYS;}elsereturn -EAGAIN;}
}static ssize_t globalmem_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos)
{unsigned long p=*ppos;int ret=0;if(p>=GLOBALMEM_SIZE-p)return 0;if(count>GLOBALMEM_SIZE-p)count=GLOBALMEM_SIZE-p;if(copy_from_user(dev.mem+p,buf,count))ret=-EFAULT;else{*ppos+=count;ret=count;printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n",count,p);}dev.cur_size+=ret;wake_up_interruptible(&dev.test_queue);return ret;	
}
static void globalmem_setup_cdev()
{int err;dev_t devno=MKDEV(globalmem_major,0);cdev_init(&dev.cdev,&globalmem_fops);dev.cdev.owner=THIS_MODULE;init_waitqueue_head(&dev.test_queue);err=cdev_add(&dev.cdev,devno,1);if(err){printk(KERN_NOTICE "Error %d adding globalmem",err);}
}static const struct file_operations globalmem_fops={.owner=THIS_MODULE,.write=globalmem_write,.read=globalmem_read,
};int globalmem_init(void)
{int result;dev_t devno=MKDEV(globalmem_major,0);if(globalmem_major){result=register_chrdev_region(devno,1,"my_globalmem");}else{result=alloc_chrdev_region(&devno,0,1,"my_globalmem");globalmem_major=MAJOR(devno);}if(result<0){return result;}globalmem_setup_cdev();return 0;
}void globalmem_exit(void)
{cdev_del(&dev.cdev);unregister_chrdev_region(MKDEV(globalmem_major,0),1);printk("leavel kernel\n");return;
}module_init(globalmem_init);
module_exit(globalmem_exit);
MODULE_AUTHOR("nw");
调试app函数略

这篇关于linux设备驱动之阻塞与非阻塞I/O的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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