【Linux 驱动】第六章 高级字符驱动程序操作----异步通知

一，概念

异步通知：一旦设备就绪，则主动通知应用程序，应用程序根本就不需要查询设备状态。（类似于中断）信号是异步的，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达

在linux中，异步通知是使用信号来实现的，而在linux，大概有30种信号，比如大家熟悉的ctrl+c的sigint信号，进程能够忽略或者捕获除过SIGSTOP和SIGKILL的全部信号，当信号背捕获以后，有相应的函数来处理它。

二，应用程序角度考虑

应用程序为了启用文件的异步通知机制，必须执行两个步骤：

1）指定一个进程作为文件的"属主"，进程可以使用fcntl执行F_SETOWN命令(此时进程id号被保存在filp->f_owner中)，目的是为了让内核知道应该通知哪个进程。

2）用户通过fcntl的F_SETFL命令设置FASYNC标志。

执行完上述两个步骤后，输入文件可以在数据到达时请求发送一个ISGIO信号（驱动程序发送），该信号发送到存放在filp->f_owner中的进程。

如下示例代码启用stdin文件的异步通知机制：

 signal(SIGIO,&input_handler);
 fcntl(STDIN_FILENO,F_SETOWN,getpid());
 oflags=fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL);
 fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,oflags|FASYNC);

应用程序中还有两点注意：应用程序不是所有设备都支持异步通知，通常应用程序假设只有套接字和终端才有异步通知能力；如果有多个文件可以异步通知输入的进程，应用程序需要借助poll或者select来确定输入的来源(利用FD_ISSET来判断)。

三，驱动程序角度考虑

那么驱动程序如何来实现异步信号呢？

内核已经提供了很方便的函数给我们使用，为了实现异步信号，驱动程序需要做三件事情：

1）实现fasync方法：该方法也只需要做一步，调用内核提供的fasync_helper函数，如下是scullp设备提供的实现代码：

 staticintscull_p_fasync(intfd,struct file*filp,intmode)
 {
 struct scull_pipe*dev=filp->private_data;
 return fasync_helper(fd,filp,mode,&dev->async_queue);
 }

2）当数据到达时，需要实现异步通知，这时需要调用kill_fasync，当数据可读时，此时需要通知应用程序数据可读，如下是scullp设备提供的代码：

 if(dev->async_queue)
 kill_fasync(&dev->async_queue,SIGIO,POLL_IN);

如果是为写入提供异步信号，kill_fasync必为模式调用POLL_OUT。

3）在文件关闭时必须调用fasync方法，以便从活动的异步读取进程列表中删除该文件，所有在close方法中有如下调用：

 sucll_p_fasync(-1,filp,0);

四，llseeek实现

llseek方法对应lseek和llseek系统调用，该方法通过直接修改filp->f_pos执行定位操作，filp->f_pos记录的文件的读写位置，为了让lseek系统调用正确工作，read/write方法必须通过更新它们收到的偏移量参数来配合。在scull设备中的该方法实现如下：

 loff_t scull_llseek(struct file *filp, loff_t off, int whence)
{
struct scull_dev *dev = filp->private_data;
loff_t newpos;

switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = off;
break;

case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + off;
break;

case 2: /* SEEK_END */
newpos = dev->size + off;
break;

default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if (newpos < 0) return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}