一、异步通知引入
使用阻塞，io多路复用，都是用户主要调用接口等待数据返回
使用阻塞，io多路复用，如果硬件中的数据没有准备好，用户需要阻塞等待，进程进入休眠状态
进程在休眠状态这段期间不可以做其他任何事情，所以内核中引入异步通知
能够在数据准备好的时候，底层给应用层发送一个通知
当应用层接收到这个统治之后，去读取硬件中的数据，在没有接收到这个通知的时候，应用层去做其他的事情
二、异步通知工作原理
应用层需要在用户空间注册信号函数
如果数据没有准备好，应用层去做其他事情，如果数据准备好，硬件会产生中断
在中断处理函数中，给应用层发送一个通知
应用层在接收到通知之后，执行信号处理函数
在信号处理函数中，读取硬件中的数据
信号的发送和应用层程序的执行，属于异步
三、异步通知模型
应用层：
fd = open("/dev/myled0",O_RDWR);
sighandler_t signal(SIGIO, 信号处理函数);
unsigned int flags = fcntl(fd,F_GETFL); //获取文件属性
fcntl(fd,F_SETFL,flags | FASYNC); //设置文件的属性
//告诉驱动接收信号通知进程号
fcntl(fd,F_SETOWN,getpid());
------------------------------------------------------------
内核层：
linux@ubuntu:~/linux-5.10.61$ grep ".fasync = " * -nR
drivers/char/random.c:1994: .fasync = random_fasync,
drivers/char/random.c:2003: .fasync = random_fasync,
drivers/char/virtio_console.c:1104: .fasync = port_fops_fasync,
drivers/char/hpet.c:723: .fasync = hpet_fasync,
drivers/net/tun.c:3484: .fasync = tun_chr_fasync,
struct fasync_struct *fasync;
int myled_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
{
return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
}
//发送通知
kill_fasync(&fasync,SIGIO,POLL_IN);
------------------------------------------------------------
硬件层：
/dev/myled0四、编写驱动
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fs.h>
#define CNAME "myled"
struct cdev *cdev;
char kbuf[128] = {};
#if 0
unsigned int major = 500; //静态指定设备号
#else
unsigned int major = 0; //动态分配设备号
#endif
unsigned int count = 3;
unsigned int minor = 0;
struct class* cls;
struct device* device;
struct fasync_struct *fasync;
int myled_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
return 0;
}
ssize_t myled_read(struct file *file, char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
//如果用户空间想读的大小256个字节，大于内核空间的大小128个字节，需要更正用户空间读的大小
if(size > sizeof(kbuf)) size = sizeof(kbuf);
ret = copy_to_user(ubuf,kbuf,size); //将内核空间的数据，写入到用户空间
if(ret){
printk("copy to user is error\n");
return -EIO;
}
return size;
}
ssize_t myled_write(struct file *file, const char __user *ubuf, size_t size, loff_t *loff)
{
int ret;
printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
//如果用户空间想写的大小256个字节，大于内核空间的大小128个字节，需要更正用户空间写的大小
if(size > sizeof(kbuf)) size = sizeof(kbuf);
ret = copy_from_user(kbuf,ubuf,size); //将用户空间的数据，写入到内核空间
if(ret){
printk("copy from user is error\n");
return -EIO;
}
//发送通知
kill_fasync(&fasync,SIGIO,POLL_IN);
return size;
}
int myled_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
return 0;
}
int myled_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
{
return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
}
//操作方法结构体
const struct file_operations fops = {
.open = myled_open,
.read = myled_read,
.write = myled_write,
.fasync = myled_fasync,
.release = myled_close,
};
//入口
static int __init demo_init(void)
{
int ret;
dev_t devno;
int i = 0;
//分配对象
cdev = cdev_alloc();
if(cdev == NULL){
printk("cdev alloc is error\n");
ret = -EIO;
goto ERR1;
}
//对象初始化
cdev_init(cdev,&fops);
if(major > 0)
{
//静态指定设备号
ret = register_chrdev_region(MKDEV(major,minor), count, CNAME);
if(ret){
printk("register chrdev region is error\n");
ret = -EIO;
goto ERR2;
}
}else{ //动态指定设备号
ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, count,CNAME);
if(ret){
printk("alloc chrdev region is error\n");
ret = -EIO;
goto ERR2;
}
major = MAJOR(devno);//根据设备号，获取主设备号的值
minor = MINOR(devno);//根据设备号，获取次设备号的值
}
//对象注册
ret = cdev_add(cdev,MKDEV(major,minor),count);
if(ret){
printk("dev add is error\n");
ret = -EIO;
goto ERR3;
}
//三盏灯，自动创建三个设备节点 /dev/myled0 /dev/myled1 /dev/myled2
cls = class_create(THIS_MODULE, CNAME); //向上层提交目录信息
if(IS_ERR(cls))
{
printk("class create is error\n");
ret = EIO;
goto ERR4;
}
for(i=0;i<count;i++) //向上层提交设备节点信息
{
device = device_create(cls, NULL, MKDEV(major,i),NULL, "myled%d", i);
if(IS_ERR(device))
{
printk("device create is error\n");
ret = EIO;
goto ERR5;
}
}
return 0; //!!!!!!!!!!!!!!!一定不能省略!!!!!!!!!!!!!!!
ERR5:
//如果第一个设备节点和第二个设备节点创建成功，第三个设备节点创建失败，取消向上层提交第一个和第二个设备节点信息
for(--i;i>=0;i--)
{
device_destroy(cls, MKDEV(major,i)); //取消向上层提交设备节点信息
}
class_destroy(cls); //取消向上层提交目录信息
ERR4:
cdev_del(cdev); //对象注销
ERR3:
unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor), count); //注销设备号
ERR2:
kfree(cdev); //释放结构体指针
ERR1:
return ret;
}
//出口
static void __exit demo_exit(void)
{
int i = 0;
for(i=0;i<count;i++)
{
device_destroy(cls, MKDEV(major,i)); //取消向上层提交设备节点信息
}
class_destroy(cls); //取消向上层提交目录信息
cdev_del(cdev); //对象注销
unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor), count); //注销设备号
kfree(cdev); //释放结构体指针
}
module_init(demo_init); //指定入口地址
module_exit(demo_exit); //指定出口地址
MODULE_LICENSE("GPL");//许可证
