驱动开发,IO多路复用实现过程,epoll方式

1.框架图

驱动开发,IO多路复用实现过程,epoll方式_第1张图片

被称为当前时代最好用的io多路复用方式;

核心操作:一棵树(红黑树)、一张表(内核链表)以及三个接口;

 思想:(fd代表文件描述符)

        epoll要把检测的事件fd挂载到内核空间红黑树上,遍历红黑树,调用每个fd对应的操作方法,找到发生事件的fd,如果没有发生事件的fd,进程休眠,如果事件发生,将发生事件的fd拷贝一份放到内核链表,每个节点对应一个fd,最后把链表的节点信息传递到用户空间的数组中,用户空间无需判断事件的发生,需要判断事件类型(读写等);

 

2.代码

---pro1.c---应用程序(epoll方式)
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd1,fd2,epfd;
    char buf[128] = {0};
    struct epoll_event event;  //用于操作epoll
    struct epoll_event events[10];  //用户空间存放发生事件的数组
    
    //创建epoll句柄,红黑树根节点
    epfd = epoll_create(1);
    if(epfd < 0)
    {
        printf("epoll_create fail\n");
        exit(-1);
    }
    //打开设备文件
    fd1 = open("/dev/input/mouse0", O_RDWR);
    if (fd1 < 0)
    {
        printf("鼠标事件文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    fd2 = open("/dev/myled0", O_RDWR);
    if (fd2 < 0)
    {
        printf("自定义事件文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    //添加准备就绪事件到epoll
    event.events = EPOLLIN;  //读事件
    event.data.fd = fd1;
    if((epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd1,&event)) < 0)
    {
        printf("epoll_ctl fd1 fail\n");
    }
    event.events = EPOLLIN;  //读事件
    event.data.fd = fd2;
    if((epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,fd2,&event)) < 0)
    {
        printf("epoll_ctl fd2 fail\n");
    }

    //监听时间是否发生
    while(1)
    {
        //成功接收返回时间的个数,放入events数组中
        int ret = epoll_wait(epfd,events,10,-1);
        if(ret < 0)
        {
            printf("epoll_wait fail\n");
            exit(-1);   
        }
        int i;
        //循环遍历数组,做事件的处理
        for(i=0; i
---pro2.c---应用程序(模拟自定义设备数据就绪)
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char *argv[])
{
    char buf[128] = "hello world";
    int fd = open("/dev/myled0", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("打开设备文件失败\n");
        exit(-1);
    }

    write(fd, buf, sizeof(buf));

    close(fd);

    return 0;
}
---epoll.c---驱动程序

 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include

char kbuf[128] = {0};
unsigned int major;
struct class *cls;
struct device *dev;
unsigned int condition = 0;

// 定义一个等待队列头
wait_queue_head_t wq_head;

// 封装操作方法
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

ssize_t mycdev_read(struct file *file, char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    int ret;
   
    ret = copy_to_user(ubuf, kbuf, size);
    if (ret)
    {
        printk("copy_to_ user err\n");
        return -EIO;
    }
    condition = 0; // 下一次硬件数据没有就绪

    return 0;
}
ssize_t mycdev_write(struct file *file, const char *ubuf, size_t size, loff_t *lof)
{
    int ret;
    // 从用户拷贝数据,模拟硬件数据
    ret = copy_from_user(kbuf, ubuf, size);
    if (ret)
    {
        printk("copy_from_user err\n");
        return -EIO;
    }

    condition = 1;
    wake_up_interruptible(&wq_head);

    return 0;
}
//封装POLL方法
__poll_t mycdev_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{
    __poll_t mask = 0;
    //向上提交等待队列头
    poll_wait(file,&wq_head,wait);
    //根据事件是否发生给一个合适的返回值
    if(condition)
    {
        mask = POLLIN;
    }
    
    return mask;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    return 0;
}

struct file_operations fops = {
    .open = mycdev_open,
    .read = mycdev_read,
    .poll = mycdev_poll,
    .write = mycdev_write,
    .release = mycdev_close,
};

// 入口函数
static int __init mycdev_init(void)
{
    //初始化等待队列
    init_waitqueue_head(&wq_head);

    major = register_chrdev(0, "myled", &fops);
    if (major < 0)
    {
        printk("字符设备驱动注册失败\n");
        return major;
    }
    printk("字符设备驱动注册成功:major=%d\n", major);

    // 向上提交目录
    cls = class_create(THIS_MODULE, "MYLED");
    if (IS_ERR(cls))
    {
        printk("向上提交目录失败\n");
        return -PTR_ERR(cls);
    }
    printk("向上提交目录成功\n");

    // 向上提交设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        dev = device_create(cls, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "myled%d", i);
        if (IS_ERR(dev))
        {
            printk("向上提交设备节点信息失败\n");
            return -PTR_ERR(dev);
        }
    }
    printk("向上提交设备节点信息成功\n");

    return 0;
}

// 出口函数
static void __exit mycdev_exit(void)
{
    // 销毁设备节点信息
    int i;
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        device_destroy(cls, MKDEV(major, i));
    }

    // 销毁目录信息
    class_destroy(cls);

    // 字符设备驱动注销
    unregister_chrdev(major, "myled");
}

// 声明
// 入口函数地址
module_init(mycdev_init);
// 出口函数地址
module_exit(mycdev_exit);
// 遵循的GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");

 

3.测试结果

 执行pro2.c,自定义事件被监听到;

 在ubuntu上动鼠标,鼠标事件被监听;

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