高级字符设备驱动-Poll设备方法笔记

 

POLL方法

什么是POLL方法，功能是什么？

系统调用（用户空间）	驱动（内核空间）
Open	Open
Close	Release
Read	Read
Write	Write
Ioctl	ioctl
Lseek	Llseek
Select	poll

Select系统调用（功能）

Select系统调用用于多路监控，当没有一个文件满足要求时，select将阻塞调用进程

 

Int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fe_set *exceptfds, const struct timeval *timeout)

 

Maxfd	文件描述符的范围，比待检测的最大文件描述符大1
Readfds	被读监控的文件描述符集
Writefds	被写监控的文件描述符集
Exceptfds	被异常监控的文件描述符集
Timeout	定时器

 

Timeout 取不同的值，该调用有不同的表现

 

1）Timeout为0，不管是否有文件满足要求，都立即返回，无文件满足要求返回0，有文件满足要求返回一个正值。

2）Timeout 为null，select将阻塞进程，直到某个文件满足要求。

3）Timeout 值为正整数，就是等待的最长时间，即select在timeout 时间内阻塞进程。

 

Select调用返回时，返回值有如下情况：

 

1）正常情况下返回满足要求的文件描述符个数

2）经过了timeout等待后仍无文件满足要求，返回值为0

3）如果select被某个信号中断，它将返回-1并设置errno为EINTR

4）如果出错，返回-1并设置相应的errno

Select系统调用（使用方法）

1）将要监控的文件添加到文件描述符集

2）调用select开始监控

3）判断文件是否发生变化

系统提供了4个宏对描述符集进行操作：

#include<sys/select.h>

Void FD_SET(int fd, fd_set *fdset)

Void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)

Void FD_ZERO(fd_set *fdset)

Void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)

宏FD_SET将文件描述符fd添加到文件描述符fdset中

宏FD_CLR从文件描述符集fdset中清除文件描述符fd

宏FD_ZERO清空文件描述符集fdset

在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中的文件fd发生了变化 

 

使用例子(对两个文件进行读监控)：

FD_ZERO(&fds);//清空集合

FD_SET(fd1,&fds);//设置描述符

FD_SET(fd2,&fds);//设置描述符

Maxfdp = fd1+1;//描述符最大值加1，假设fd1>fd2

Switch(select(maxfdp,&fds,NULL,NULL,&timeout))//读监控

Case -1: exit(-1);break;//select错误，退出程序

Case 0:break;

Default:

If(FD_ISSET(fd1,&fds)) //测试fd1是否可读

 

POLL方法

原型：unsigned int (*poll)(struct file *filp, poll_table *wait)

负责完成：

1）使用poll_wait将等待队列添加到poll_table 中

2）返回描述设备是否可读或者可写的掩码 

位掩码：

POLLIN

设备可读

POLLRDNORM

数据可读

POLLOUT

设备可写

POLLWRNORM

设备可写

例子：

Static unsigned int mem_poll(struct file *filp, poll_table *wait)

{

Struct scull_pipe *dev = filp->private_data;

Unsigned int mask = 0;

Poll_wait(filp,&dev->inq,wait);  //把等待队列添加到poll-table

If(有数据可读)

Mask = PONNIN | POLLRDNORM; //设备可读

Return mask;  //返回掩码

}

 

工作原理：

POLL方法只是做一个登记，真正的阻塞发生在select.c中的do_select函数

内核代码分析：

do_select是select系统调用所对应的内核函数，do_select完成select的功能。

int do_select(int n, fd_set_bits *fds, struct timespec *end_time)

{

ktime_t expire, *to = NULL;

struct poll_wqueues table;

poll_table *wait;

int retval, i, timed_out = 0;

unsigned long slack = 0;

rcu_read_lock();

retval = max_select_fd(n, fds);

rcu_read_unlock();

if (retval < 0)

return retval;

n = retval;

poll_initwait(&table);

wait = &table.pt;

if (end_time && !end_time->tv_sec && !end_time->tv_nsec) {

wait = NULL;

timed_out = 1;

}

if (end_time && !timed_out)

slack = estimate_accuracy(end_time);

retval = 0;

for (;;) {

unsigned long *rinp, *routp, *rexp, *inp, *outp, *exp;

inp = fds->in; outp = fds->out; exp = fds->ex;

rinp = fds->res_in; routp = fds->res_out; rexp = fds->res_ex;

for (i = 0; i < n; ++rinp, ++routp, ++rexp) {

unsigned long in, out, ex, all_bits, bit = 1, mask, j;

unsigned long res_in = 0, res_out = 0, res_ex = 0;

const struct file_operations *f_op = NULL;

struct file *file = NULL;

in = *inp++; out = *outp++; ex = *exp++;

all_bits = in | out | ex;

if (all_bits == 0) {

i += __NFDBITS;

continue;

}

for (j = 0; j < __NFDBITS; ++j, ++i, bit <<= 1) {

int fput_needed;

if (i >= n)

break;

if (!(bit & all_bits))

continue;

file = fget_light(i, &fput_needed); //把file拿到，但不懂fget_light()

if (file) {

f_op = file->f_op;//拿到方法指针

mask = DEFAULT_POLLMASK;

if (f_op && f_op->poll) {

wait_key_set(wait, in, out, bit);

mask = (*f_op->poll)(file, wait);//调用poll，把掩码拿到

}

fput_light(file, fput_needed);

if ((mask & POLLIN_SET) && (in & bit)) {//判断是否在读监控集合里

res_in |= bit;                     //POLLIN_SET是一个集合

retval++;                        //判断文件是否可读

wait = NULL;

}

if ((mask & POLLOUT_SET) && (out & bit)) {//输出

res_out |= bit;

retval++;

wait = NULL;

}

if ((mask & POLLEX_SET) && (ex & bit)) {//异常

res_ex |= bit;

retval++;

wait = NULL;

}

}

}

if (res_in)

*rinp = res_in;

if (res_out)

*routp = res_out;

if (res_ex)

*rexp = res_ex;

cond_resched();

}

wait = NULL;

if (retval || timed_out || signal_pending(current))//判断超时、有信号、有文件满足？跳出大循环

break;

if (table.error) {

retval = table.error;

break;

}

/*

 * If this is the first loop and we have a timeout

 * given, then we convert to ktime_t and set the to

 * pointer to the expiry value.

 */

if (end_time && !to) {

expire = timespec_to_ktime(*end_time);

to = &expire;

}

if (!poll_schedule_timeout(&table, TASK_INTERRUPTIBLE,//带有限时的调度，进入TASK_INTERRUPTIBLE的睡眠，相当于阻塞了

   to, slack))

timed_out = 1;

}

poll_freewait(&table);

return retval;

}