【linux】驱动-14-异步通知

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前言

14. 异步通知

本章内容为驱动基石之一。
驱动只提供功能，不提供策略。

阻塞与非阻塞是 APP 询问 驱动设备。
异步通知是 驱动设备 主动通知 APP。

原文：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/14918049.html

14.1 异步通知的一些概念

异步通知：一旦设备就绪，则主动通知APP，这样APP就不用轮询查询设备状态了。

异步IO：APP 发起 IO 请求后，立即返回。然后再查询 IO 完成情况，或者 IO 完成后被调回。这个过程叫做 异步IO。

14.2 Linux 信号

可以使用 信号 来进行进程间通信（IPC）。

Linux信号表：

• 路径参考：include\uapi\asm-generic\signal.h

除了 SIGSTOP 和 SIGKILL 两个信号外，进程能够忽略或捕获其它所有信号。
一个信号被捕获的意思是当一个信号到达时有相应代码处理它。
如果一个信号没有被这进程所捕获，内核将采取默认行为处理。

14.3 信号接收

14.4 使用流程

14.4.1 参考流程图

流程图参考韦东山：

14.4.2 分析&编程步骤

分析中的细节部分会在后本节后面说明
分析：

• ②：绑定信号与回调函数。使用sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler) 。

• ③：把 APP PID 告诉内核。同时，该 PID 会保存到该驱动的内核文件 file 结构体中。

• ④：读取该驱动程序文件的 Flag。

• ⑤：设置 Flag 里面的 FASYNC 位为 1。当 FASYNC 位发生变化时，该驱动会调用驱动操作 drv_fasync 函数。

• ⑥：驱动开发者实现的函数。主要是调用 fasync_helper 函数。

• ⑦：调用 fasync_helper() 函数，主要是把 驱动程序内核文件 file 结构体绑定到 button_async->fa_file 中。而 file 包含了 APP 的 PID。所以发送信号时，只需要使用 button_async 作为参数即可。

• ⑩：发送信号给对应的 APP。参数为 button_async。

• 注：button_async 结构体由驱动开发者创建，维护。

APP 信号编程步骤：

• ①：编写信号回调函数。
• ②：绑定信号与回调函数。
• ③：打开驱动。
• ④：获取 PID ，告知内核。
• ⑤：获取进程状态值。
• ⑥：当前状态值添加异步功能，触发调用驱动异步处理函数。

KERNEL 信号编程步骤：

• ①：定义异步结构体。
• ②：实现异步操作函数，并把该函数填充到设备内核驱动操作结构体中。
  • 该函数内容主要调用 fasync_helper() 函数，初始化异步结构体。（把 file ，内核PID，交给异步结构体）
• ③：发送信号。

14.4.3 使用函数说明

14.4.3.1 相关结构体及参考模型

APP 模型 截段:

......

/* 设置信号 SIGIO 的处理函数 */
signal(SIGIO, sigio_signal_func);

fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());     /* 将当前进程的进程号告诉给内核  */ 
flags = fcntl(fd, F_GETFD);           /* 获取当前的进程状态 */ 
fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC); /* 设置进程启用异步通知功能。会调用驱动中的 drv_fasync 函数 */

......

fasync_struct：

• （在内核源码中，目前没有去找内核文档该结构体内容的相关信息）

struct fasync_struct {
	rwlock_t		fa_lock;
	int			      magic;
	int			      fa_fd;
	struct fasync_struct	*fa_next; /* singly linked list */
	struct file		*fa_file;
	struct rcu_head		fa_rcu;
};

14.4.3.2 signal 函数

APP 使用。

函数原型：sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler) :

• 功能：绑定信号与回调函数。
• signum：信号类型。除 SIGKILL 和 SIGSTOP 外的任何一种信号。
• handler：该参数有三种类型。
  • ①：SIG_IGN 类型。表示忽略该信号。
  • ②：SIG_DFL 类型。表示恢复对信号的系统默认处理。
  • ③：sighandler_t 类型的函数指针。即是回调函数。typedef void (*sighandler_t)(int); 。
• 注：APP 收到信号执行回调函数时，signum 参数会被传到回调函数的形参传递给回调函数。即是回调函数的形参就是信号类型。

14.4.3.3 kill_fasync 函数

KERNEL 使用。

函数原型：void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band) :

• 功能：发送信号给 fp 参数绑定的进程。（by PID）
• 参考路径：linux-5.12.8\fs\fcntl.c
• fp：需要操作的 fasync_struct。
• sig：信号类型。
• band：可读时设置为 POLL_IN；可写时设置为 POLL_OUT。当然该参数还可以填
  POLL_MSG。以上三个值在应用层接收时，si_code 分别为 0x01、0x02、0x03。

【linux】驱动-14-异步通知

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