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 = " * -nRdrivers/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/myled2cls = 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