IO模型：多路复用及信号驱动
一、多路复用
描述符：
- 文件描述符：设备文件、管道文件
- socket描述符
1.1 应用层：三套接口select、poll、epoll
select：位运算实现 监控的描述符数量有限（32位机1024,64位机2048） 效率差
poll：链表实现，监控的描述符数量不限 效率差
epoll：效率最高，监控的描述符数量不限
select
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
/* 功能：监听多个描述符，阻塞等待有一个或者多个文件描述符，准备就绪。
内核将没有准备就绪的文件描述符，从集合中清掉了。
参数： nfds 最大文件描述符数 ，加1
readfds 读文件描述符集合
writefds 写文件描述符集合
exceptfds 其他异常的文件描述符集合
timeout 超时时间（NULL）
返回值：当timeout为NULL时返回0，成功:准备好的文件描述的个数 出错:-1
当timeout不为NULL时，如超时设置为0，则select为非阻塞，超时设置 > 0，则无描述符可被操作的情况下阻塞指定长度的时间
*/
void FD_CLR(int fd, fd_set *set);
//功能：将fd 从集合中清除掉
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);
//功能：判断fd 是否存在于集合中
void FD_SET(int fd, fd_set *set);
//功能：将fd 添加到集合中
void FD_ZERO(fd_set *set);
//功能：将集合清零
//使用模型:
while(1)
{
/*得到最大的描述符maxfd*/
/*FD_ZERO清空描述符集合*/
/*将被监控描述符加到相应集合rfds里 FD_SET*/
/*设置超时*/
ret = select(maxfd+1,&rfds,&wfds,NULL,NULL);
if(ret < 0)
{
if(errno == EINTR)//错误时信号引起的
{
continue;
}
else
{
break;
}
}
else if(ret == 0)
{//超时
//.....
}
else
{ //> 0 ret为可被操作的描述符个数
if(FD_ISSET(fd1,&rfds))
{//读数据
//....
}
if(FD_ISSET(fd2,&rfds))
{//读数据
//....
}
///.....
if(FD_ISSET(fd1,&wfds))
{//写数据
//....
}
}
}
1.2 驱动层：实现poll函数
void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)；
/*功能：将等待队列头添加至poll_table表中
参数：struct file :设备文件
Wait_queue_head_t :等待队列头
Poll_table :poll_table表
*/
/*该函数与select、poll、epoll_wait函数相对应，协助这些多路监控函数判断本设备是否有数据可读写*/
unsigned int xxx_poll(struct file *filp, poll_table *wait) //函数名初始化给struct file_operations的成员.poll
{
unsigned int mask = 0;
/*
1. 将所有等待队列头加入poll_table表中
2. 判断是否可读，如可读则mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
3. 判断是否可写，如可写则mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
*/
return mask;
}
1.3 实现代码：
mychar_poll.c
#include testmychar_select.c
#include 二、信号驱动
2.1 应用层：信号注册+fcntl
signal(SIGIO, input_handler); //注册信号处理函数
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());//将描述符设置给对应进程，好由描述符获知PID
oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);//将该设备的IO模式设置成信号驱动模式
void input_handler(int signum)//应用自己实现的信号处理函数，在此函数中完成读写
{
//读数据
}
//应用模板
int main()
{
int fd = open("/dev/xxxx",O_RDONLY);
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
oflags = fcntl(fd, F_GETFL);
fcntl(fd, F_SETFL, oflags | FASYNC);
signal(SIGIO,xxxx_handler);
//......
}
void xxxx_handle(int signo)
{//读写数据
}
2.2 驱动层：实现fasync函数
/*设备结构中添加如下成员*/
struct fasync_struct *pasync_obj;
/*应用调用fcntl设置FASYNC时调用该函数产生异步通知结构对象，并将其地址设置到设备结构成员中*/
static int hello_fasync(int fd, struct file *filp, int mode) //函数名初始化给struct file_operations的成员.fasync
{
struct hello_device *dev = filp->private_data;
return fasync_helper(fd, filp, mode, &dev->pasync_obj);
}
/*写函数中有数据可读时向应用层发信号*/
if (dev->pasync_obj)
kill_fasync(&dev->pasync_obj, SIGIO, POLL_IN);
/*release函数中释放异步通知结构对象*/
if (dev->pasync_obj)
fasync_helper(-1, filp, 0, &dev->pasync_obj);
int fasync_helper(int fd, struct file *filp, int mode, struct fasync_struct **pp);
/*
功能：产生或释放异步通知结构对象
参数：
返回值：成功为>=0,失败负数
*/
void kill_fasync(struct fasync_struct **, int, int);
/*
功能：发信号
参数：
struct fasync_struct ** 指向保存异步通知结构地址的指针
int 信号 SIGIO/SIGKILL/SIGCHLD/SIGCONT/SIGSTOP
int 读写信息POLLIN、POLLOUT
*/
2.3 实现代码
mychar.c
#include testmychar_signal.c
#include