linux裝置驅動之阻塞與非阻塞I/O
先做一下與核心阻塞有關的知識儲備:
1)程序休眠:
程序休眠,簡單的說就是正在執行的程序讓出CPU。休眠的程序會被核心擱置在在一邊,只有當核心再次把休眠的程序喚醒,程序才會會重新在CPU執行。這是核心中的程序排程。一個CPU在同一時間只能有一個程序在執行,微觀序列巨集觀並行,在巨集觀上,我們覺得是所有程序同時進行的。實際上並不是這樣,核心給每個程序分配了4G的虛擬記憶體,並且讓每個程序傻乎乎的以為自己霸佔著CPU執行。同時,核心暗中的將所有的程序按一定的演算法將CPU輪流的給每個程序使用,而休眠就是程序沒有被執行時的一種形式。在休眠下,程序不佔用CPU,等待被喚醒
2)等待佇列
等待佇列是一個存放著等待某個特定事件程序連結串列
1.先看一下佇列頭的樣子:
/*linux/wait.h*/
struct __wait_queue_head {
spinlock_t lock; //這個是自旋鎖,在這裡不需要理會。
struct list_head task_list; //這就是佇列頭中的核心,連結串列頭。
};
typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;
2.定義並初始化一個連結串列,在這個連結串列新增需要等待的程序
1)靜態定義並初始化,一個函式執行完兩個操作
DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name)
使用:定義並初始化一個叫name的等待佇列。
2)分開兩步執行。
2.1)定義
wait_queue_head_t test_queue;
2.2)初始化
init_waitqueue_head(&test_queue);
初始化函式的位置,它必須在cdev新增函式”cdev_add”前。因為”cdev_add”執行成功就意味著裝置可以被操作,裝置被操作前當然需要把所有的事情都幹完,包括等待佇列的初始化。
3)程序休眠
喚醒休眠程序
void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue); //喚醒等待佇列中所有可中斷睡眠的程序
知識點已經介紹完,總結一下上面驅動函式的操作:
1)首先需要定義並初始化一個等待佇列。
2)test_read函式中,如果條件不符合,呼叫該函式的程序就會進入休眠。
3)每當另一個程序呼叫test_write函式喚醒等待佇列,test_read中的函式就會再一次判斷條件是否符合,如果不符合,就會繼續休眠,直到哪次的喚醒時條件符合。
非阻塞實現--只需要加上判定條件
if(filp->f_flags&O_NONBLOCK)
(下面函式實現了阻塞與非阻塞)
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 250
static 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;
}
}else
return -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 250
static 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;
}
}else
return -ERESTARTSYS;
}else
return -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");
除錯app函式略