深入探討Linux驅動技術(四) _非同步通知技術的實現原理與相關技術

在Linux驅動程式編寫過程中，非同步通知技術是一種非常重要的技術。它可以實現高效的事件處理和資料傳輸，提高系統的效能和響應速度。在本文中，我們將深入探討Linux驅動技術(四) _非同步通知技術的實現原理與相關技術。

異步通知的全稱是”信號驅動的異步IO”，通過”信號”的方式，期望獲取的資源可用時，驅動會主動通知指定的應用程序，和應用層的”信號”相對應，這裡使用的是訊號」SIGIO「。操作步驟是

1. 應用層程式將自己註冊為接收來自裝置檔案的SIGIO訊號的進程
2. # 驅動實現對應的接口，以期具有向所有註冊接收這個設備驅動SIGIO訊號的應用程式發送SIGIO訊號的能力。
3. 驅動在適當的位置呼叫發送函數，應用程式即可接收到SIGIO訊號。

整個機制的框架：

「

#」

應用層接收SIGIO

和其他訊號一樣，應用層需要註冊一個訊號處理函數，
註冊的方式還是使用signal()或sigaction()

#此外，應用層還需要把自己加入到驅動的通知鍊錶中，加入的程式碼如下

fcntl(dev_fd,F_SETOWN,getpid());
int oflags = fcntl(dev_fd,F_GETFL);
fcntl(dev_fd，F_SETFL，oflags|FASYNC);
...
while(1);

完成了上面的工作，應用層的程式就可以靜待SIGIO的到來了。

驅動發送SIGIO

#應用層註冊好了，最終的發送還是看設備驅動的處理方式，為了使設備支援異步通知機制，參照應用層的接口，驅動程式中涉及3項工作。

1. 支援F_SETOWN指令，能在這個指令中下設定filp->f_owner為對應行程的ID，這部分核心已經做了
2. 支援F_SETFL,每當FASYNC標誌改變時，驅動程式中的**fasync()將得以執行，so，驅動程式中要實作fasync() **。
3. 當裝置資源可用時，透過kill_fasync()發送SIGIO

#為了在核心中實作上面這三個功能，驅動程式需要使用1個結構2個API，結構是struct fasync_struct,函數是fasync_helper ()和kill_fasync()

#

struct fasync_struct {                                    
        spinlock_t              fa_lock;
        int                     magic;
        int                     fa_fd;
        struct fasync_struct    *fa_next; /* singly linked list */
        struct file             *fa_file;
        struct rcu_head         fa_rcu;
};

fasync_helper()的作用是將一個fasync_struct的物件註冊進內核，應用層執行**fcntl(dev_fd，F_SETFL，oflags|FASYNC)時會回呼驅動的fops.fasync()，所以通常會將fasync_helper()放到fasync()**的實作中。

/**
 *fasync_helper - 将一个fasync_struct对象注册进内核
 *@fd:文件描述符，由fasync传入
 *@filp:file指针，由fasync传入
 *@sig:信号类型，通常使用的就是SIGIO
 *@dev_fasync:事前准备的fasync_struct对象指针的指针
 */
int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int sig, struct fasync_struct ** dev_fasync);   

下面這個API就是釋放SIGIO，依照需求的不同放到不同的位置。

/**
 *kill_fasync - 释放一个信号
 *@dev_fasync:事前使用fasync_helper注册进内核的fasync_struct对象指针的指针
 *@filp:file指针，由fasync传入
 *@sig:信号类型，通常使用的就是SIGIO
 *@flag:标志，通常，如果资源可读用POLLIN，如果资源可写用POLLOUT
 */
void kill_fasync(struct fasync_struct **dev_fasync, int sig, int flag);

驅動模板

下面這個驅動模板針對在硬體中斷到來(資源可用)的時候向應用層發信號，實際的操作中表明資源可用的情境還有很多

static struct fasync_struct *fasync = NULL;

static irqreturn_t handler(int irq, void *dev)
{
    kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLLIN);
    return IRQ_HANDLED;
}
static int demo_fasync(int fd, struct file *filp, int mode)
{
    return fasync_helper(fd, filp, mode, &fasync);
}
struct file_operations fops = {
    ...
    .fasync = demo_fasync,
    ...
}
static int __init demo_init(void)
{
    ...
    request_irq(irq, handler, IRQF_TRIGGER_RISING, "demo", NULL);
    ...
}

总之，异步通知技术是Linux驱动程序编写过程中不可或缺的一部分。它可以实现高效的事件处理和数据传输，提高系统的性能和响应速度。希望本文能够帮助读者更好地理解Linux驱动技术(四) _异步通知技术的实现原理和相关技术。

以上是深入探討Linux驅動技術(四) _非同步通知技術的實現原理與相關技術的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！