IO模型:阻塞和非阻塞

news2024/11/23 0:20:28

一、五种IO模型------读写外设数据的方式

  1. 阻塞: 不能操作就睡觉

    在这里插入图片描述

  2. 非阻塞:不能操作就返回错误

    在这里插入图片描述

  3. 多路复用:委托中介监控

    在这里插入图片描述

  4. 信号驱动:让内核如果能操作时发信号,在信号处理函数中操作

    在这里插入图片描述

  5. 异步IO:向内核注册操作请求,内核完成操作后发通知信号

    在这里插入图片描述

二、阻塞与非阻塞

应用层:

​ open时由O_NONBLOCK指示read、write时是否阻塞

​ open以后可以由fcntl函数来改变是否阻塞:

flags = fcntl(fd,F_GETFL,0);
flags |= O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, flags);

驱动层:通过等待队列

wait_queue_head_t //等待队列头数据类型

init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *pwq) //初始化等待队列头
    
wait_event_interruptible(wq,condition)
/*
功能:条件不成立则让任务进入浅度睡眠,直到条件成立醒来
    wq:等待队列头
    condition:C语言表达式
返回:正常唤醒返回0,信号唤醒返回非0(此时读写操作函数应返回-ERESTARTSYS)
*/
        
wait_event(wq,condition) //深度睡眠

wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *pwq)
        
wake_up(wait_queue_head_t *pwq)
    
    
/*
1. 读、写用不同的等待队列头rq、wq
2. 无数据可读、可写时调用wait_event_interruptible(rq、wq,条件)
3. 写入数据成功时唤醒rq,读出数据成功唤醒wq
*/

示例:
mychar.h

#ifndef MY_CHAR_H
#define MY_CHAR_H


#include <asm/ioctl.h>

#define MY_CHAR_MAGIC 'c'

#define MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN _IOR(MY_CHAR_MAGIC, 1, int *)
#define MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN _IOR(MY_CHAR_MAGIC, 2, int *)


#endif 

mychar.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/ioctl.h>

#include "mychar.h"

#define BUF_LEN 100

int major = 11;					//主设备号
int minor = 0;					//次设备号
int char_num = 1;				//设备号数量

struct mychar_dev 
{
	struct cdev mydev;
	char mydev_buf[BUF_LEN];
	int curlen;

	wait_queue_head_t rq;
	wait_queue_head_t wq;
};
struct mychar_dev gmydev;

int mychar_open (struct inode *pnode, struct file *pfile)//打开设备
{
	pfile->private_data = (void *) (container_of(pnode->i_cdev, struct mychar_dev, mydev));
	printk("open\n");
	return 0;
}

int mychar_close(struct inode *pnode, struct file *pfile)//关闭设备
{
	printk("close\n");
	return 0;
}

ssize_t mychar_read (struct file *pfile, char __user *puser, size_t count, loff_t *p_pos) {

	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)pfile->private_data;
	int size = 0;
	int ret = 0;

	/* 判断是否有数据可读 */
	if(pmydev->curlen <= 0) {

		if(pfile->f_flags & O_NONBLOCK) { //非阻塞
			printk("O_NONBLOCK Not Data Read\n");
			return -1;

		} else { //阻塞

			/* 睡眠 当curlen>0 时返回 */
			ret = wait_event_interruptible(pmydev->rq, pmydev->curlen > 0);
			if(ret) {
				return -ERESTARTSYS;
			}
		}
	}


	// 确定要读取的数据长度,如果请求大于设备当前数据长度,则读取全部可用数据
	if (count > pmydev->curlen) {
		size = pmydev->curlen;
	}
	else {
		size = count;
	}

	// 将设备数据复制到用户空间缓冲区
	ret = copy_to_user(puser, pmydev->mydev_buf, size);
	if(ret) {
		printk("copy_to_user failed\n");
		return -1;
	}

	// 移动设备内部缓冲区,去除已读取的数据
	memcpy(pmydev->mydev_buf, pmydev->mydev_buf + size, pmydev->curlen - size);

	pmydev->curlen -= size;

	wake_up_interruptible(&pmydev->wq);
	
	// 返回实际读取的字节数
	return size;
}

ssize_t mychar_write (struct file *pfile, const char __user *puser, size_t count, loff_t *p_pos) {

	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)pfile->private_data;
	int size = 0;
	int ret = 0;

	if(pmydev->curlen >= BUF_LEN) {

		if(pfile->f_flags & O_NONBLOCK) { //非阻塞
			printk("O_NONBLOCK Can Not Write Data\n");
			return -1;

		} else { //阻塞
			ret = wait_event_interruptible(pmydev->wq, pmydev->curlen < BUF_LEN);
			if(ret) {
				return -ERESTARTSYS;
			}
		}
		
	}


	// 确定要写入的数据长度,如果请求大于设备缓冲区剩余空间,则写入剩余空间大小
	if (count > BUF_LEN - pmydev->curlen) {
		size = BUF_LEN - pmydev->curlen;
	}
	else {
		size = count;
	}

	// 从用户空间复制数据到设备缓冲区
	ret = copy_from_user(pmydev->mydev_buf + pmydev->curlen, puser, size);
	if(ret) {
		printk("copy_from_user failed\n");
		return -1;
	}

	// 更新设备缓冲区中的数据长度
	pmydev->curlen += size;


	/* 唤醒读阻塞 */
	wake_up_interruptible(&pmydev->rq);

	 // 返回实际写入的字节数
	return size;
}

long mychar_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg) 
{
	struct mychar_dev *pmydev = (struct mychar_dev *)pfile->private_data;
	int __user *pret = (int *)arg;
	int maxlen = BUF_LEN;
	int ret = 0;

	switch(cmd) {
	case MYCHAR_IOCTL_GET_MAXLEN:
		ret = copy_to_user(pret, &maxlen, sizeof(int));
		if(ret) {
			printk("copy_from_user failed\n");
			return -1;
		}
		break;

	case MYCHAR_IOCTL_GET_CURLEN:
		ret = copy_to_user(pret, &pmydev->curlen, sizeof(int));
		if(ret) {
			printk("copy_from_user failed\n");
			return -1;
		}
		break;

	default:
		printk("The is a know\n");
		return -1;
	}
	return 0;
}

struct file_operations myops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = mychar_open,
	.read = mychar_read,
	.write = mychar_write,
	.unlocked_ioctl = mychar_ioctl,
};

int __init mychar_init(void) 
{
	int ret = 0;
	dev_t devno = MKDEV(major, minor);

	/* 手动申请设备号 */
	ret = register_chrdev_region(devno, char_num, "mychar");
	if (ret) {
		/* 动态申请设备号 */
		ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, char_num, "mychar");
		if(ret){
			printk("get devno failed\n");
			return -1;
		}
		/*申请成功 更新设备号*/
		major = MAJOR(devno);
	}
	
	/* 给struct cdev对象指定操作函数集 */
	cdev_init(&gmydev.mydev, &myops);

	/* 将struct cdev对象添加到内核对应的数据结构中 */
	gmydev.mydev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_add(&gmydev.mydev, devno, char_num);

	/* 初始化 */
	init_waitqueue_head(&gmydev.rq);
	init_waitqueue_head(&gmydev.wq);


	return 0;
}

void __exit mychar_exit(void) 
{

	dev_t devno = MKDEV(major, minor);
	printk("exit %d\n", devno);
	
	/* 从内核中移除一个字符设备 */
	cdev_del(&gmydev.mydev);

	/* 回收设备号 */
	unregister_chrdev_region(devno, char_num);

}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(mychar_init);
module_exit(mychar_exit);

testmychar_blockwait.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include "mychar.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd = -1;
	char buf[100];

	if(argc < 2) {
		printf("The argument is too few\n");
		return -1;
	}

	fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if(fd < 0) {
		perror("open");
		return -1;
	}

	memset(buf, 'C', sizeof(buf));
	if ( (write(fd, buf, strlen(buf)) ) < 0 ) {
		printf("write failed\n");
		return -1;
	}

	close(fd);
	fd = -1;
	return 0;
}

testmychar_blockread.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include "mychar.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd = -1;
	char buf[32] = "";
	int ret = 0;

	if(argc < 2) {
		printf("The argument is too few\n");
		return -1;
	}

	fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if(fd < 0) {
		perror("open");
		return -1;
	}

	if ( (read(fd, buf, sizeof(buf)) ) < 0 ) {
		printf("read failed\n");
		return -1;
	} else {
		printf("buf = %s\n", buf);
	}

	close(fd);
	fd = -1;
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/950377.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

ES+Redis+MySQL,这个高可用架构设计太顶了!

目录 背景ES 高可用方案会员 Redis 缓存方案高可用会员主库方案异常会员关系治理展望&#xff1a;更精细化的流控和降级策略 背景 会员系统是一种基础系统&#xff0c;跟公司所有业务线的下单主流程密切相关。如果会员系统出故障&#xff0c;会导致用户无法下单&#xff0c;…

RS485隔离电路方案

RS485总线是一种使用平衡发送&#xff0c;差分接收实现通讯的通用串口通信总线&#xff0c;由于其具有抗共模干扰能力强、成本低、抗噪能力强、传输距离远、传输速率高、可连接多达256个收发器等优点&#xff0c;广泛应用于工业智能仪表&#xff0c;通讯设备等各个领域。 RS485…

Flutter:getX的学习

前言 学习教程&#xff1a;Getx教程_FlutterGetx系列实战教程 简介 getX是第三方的状态管理插件&#xff0c;不仅具有状态管理的功能&#xff0c;还具有路由管理、主题管理、国际化多语言管理、网络请求、数据验证等功能。相比其他状态管理组件&#xff0c;getX简单、功能强大…

JDK源码解析-Object

1. Object类 所有类的基类——java.lang.Object Object 类是所有类的基类&#xff0c;当一个类没有直接继承某个类时&#xff0c;默认继承Object类Object 类属于 java.lang 包&#xff0c;此包下的所有类在使用时无需手动导入&#xff0c;系统会在程序编译期间自动导入。 思…

(二)范数与距离

本文主要内容如下&#xff1a; 1. 范数的定义2. 常见的范数举例3. 范数的等价4. 距离与度量空间的定义 1. 范数的定义 定义1-1&#xff1a;设 E E E 为向量空间&#xff0c; R \mathbb{R} R 为实数域。若映射 ∥ ⋅ ∥ : E → R : x ↦ ∥ x ∥ \begin{equation*} \lVert\cd…

12.物联网LWIP之消息处理机制,lwip消息传递机制

一。LWIP数据包消息处理 1.接受数据包 2.构造消息 3.投递消息 4.获取消息 5.处理数据包 api_msg 这个结构体包括执行函数所必需的一切,对于另一个线程上下文中的netconn(主要用于处理netconn)在tcpip_thread上下文中(线程安全)。 struct api_msg { /* 大家可以理解为是一个so…

ssm学生信息管理系统源码和论文

ssm学生信息管理系统源码和论文075 开发工具&#xff1a;idea 数据库mysql5.7 数据库链接工具&#xff1a;navcat,小海豚等 技术&#xff1a;ssm 摘 要 传统办法管理学生信息首先需要花费的时间比较多&#xff0c;其次数据出错率比较高&#xff0c;而且对错误的数据进行…

多目标应用:基于多目标向日葵优化算法(MOSFO)的微电网多目标优化调度MATLAB

一、微网系统运行优化模型 参考文献&#xff1a; [1]李兴莘,张靖,何宇,等.基于改进粒子群算法的微电网多目标优化调度[J].电力科学与工程, 2021, 37(3):7 二、多目标向日葵优化算法 多目标向日葵优化算法&#xff08;Multi-objective sunflower optimization&#xff0c;MOS…

企业网络安全:威胁检测和响应 (TDR)

什么是威胁检测和响应 威胁检测和响应&#xff08;TDR&#xff09;是指识别和消除 IT 基础架构中存在的恶意威胁的过程。它涉及主动监控、分析和操作&#xff0c;以降低风险并防止未经授权的访问、恶意活动和数据泄露&#xff0c;以免它们对组织的网络造成任何潜在损害。威胁检…

新开通的抖店没有销量和体验分,如何找达人带货起店?教程如下

我是王路飞。 做抖店&#xff0c;想要快速起店&#xff0c;无非就是做动销&#xff0c;或者货损。 但是动销比较有风险&#xff0c;货损的话&#xff0c;一个是新手不会具体的操作和设置&#xff0c;一个是自己利润受损。 所以今天给你们说下&#xff0c;新开通的抖店在没有…

Java EE 突击 15 - Spring Boot 统一功能处理

Spring Boot 统一功能处理 一 . 统一功能的处理1.1 初级阶段 : 不断重复1.2 中级阶段 : 集成方法1.3 高级阶段 : Spring AOP1.4 超高级阶段 : Spring 拦截器准备工作实现拦截器自定义拦截器将自定义拦截器加入到系统配置 拦截器实现原理扩展 : 统一访问前缀添加 二 . 统一异常的…

机器学习的第一节基本概念的相关学习

目录 1.1 决策树的概念 1.2 KNN的概念 1.2.1KNN的基本原理 1.2.2 流程&#xff1a; 1.2.3 优缺点 1.3 深度学习 1.4 梯度下降 损失函数 1.5 特征与特征选择 特征选择的目的 1.6 python中dot函数总结 一维数组的点积&#xff1a; 二维数组&#xff08;矩阵&#xff09;的乘法&am…

结构体对齐原理及在STM32中的设计原则和实现

在嵌入式系统开发中&#xff0c;结构体作为一种常见的数据组织方式&#xff0c;在内存中的布局方式对于程序性能和内存占用具有重要影响。本文将深入探讨单片机C语言中的结构体对齐原理、重要性以及不同的对齐方式&#xff0c;并通过示例演示结构体对齐如何影响内存占用、访问性…

SpringBoot:一个注解就能帮你下载任意对象

一 前言 下载功能应该是比较常见的功能了&#xff0c;虽然一个项目里面可能出现的不多&#xff0c;但是基本上每个项目都会有&#xff0c;而且有些下载功能其实还是比较繁杂的&#xff0c;倒不是难&#xff0c;而是麻烦。 如果我说现在只需要一个注解就能帮你下载任意的对象&…

纪念我的第一个稍微有用一点的python代码的成功——利用最近邻插值法实现图像的放大

一、技术来源&#xff1a; 插值算法 &#xff5c; 最近邻插值法_哔哩哔哩_bilibili 感谢这位的技术分享&#xff0c;讲解得通俗易懂 二、一些磕磕绊绊&#xff1a; 1.首先&#xff0c;pycharm的使用&#xff0c;通过file创建一个新的项目&#xff08;最好可以记住文件路径&am…

Java9-17新特性

文章目录 一、简介二、新特性接口私有方法&#xff08;JDK9&#xff09;String存储结构的变化&#xff08;JDK9&#xff09;快速创建只读集合&#xff08;JDK9、10&#xff09;文本块&#xff08;JDK13、14、15&#xff09;更直观的 NullPointerException 提示&#xff08;JDK1…

exe软件监控看门狗使用说明

作为物联网数据采集解决方案专业提供商,数采物联网 小编daq-iot在这里做以下内容介绍,并诚挚的欢迎大家讨论和交流。 1.软件概述 本软件功能用途&#xff1a;监控电脑或服务器exe程序运行&#xff0c;在exe程序由于异常或其他原因退出后&#xff0c;自动启动exe程序&#xff0…

goroutine的一点东西

前面的两篇&#xff0c;从相对比较简单的锁的内容入手(也是干货满满)&#xff0c;开始了go的系列。这篇开始&#xff0c;进入更核心的内容。我们知道&#xff0c;go应该是第一门在语言层面支持协程的编程语言(可能是我孤陋寡闻)&#xff0c;goroutine也完全算的上是go的门面。g…

文件属性查看和修改学习

这个是链接&#xff0c;相当于快捷方式&#xff0c;指向usr/bin这个目录&#xff0c;链接到这个目录

NRF52832一主多从ble_app_multilink_central

下载官方SDK后打开路径&#xff1a;nRF5SDK153059ac345\nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_central\ble_app_multilink_central\pca10040\s132\arm5_no_packs 下的工程文件&#xff0c;确定把log开启 编译后下载完程序(要下载协议栈&#xff0c;这里用6.1.1的)&#xff0c…