天天看点

linux高级字符设备驱动之 四 poll方法(select多路监控原理与实现)

1、什么是Poll方法,功能是什么?

linux高级字符设备驱动之 四 poll方法(select多路监控原理与实现)

2、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)

     Select系统调用(参数)

     1)Maxfd:

           文件描述符的范围,比待检测的最大文件描述符大1

     2)Readfds:

           被读监控的文件描述符集

     3)Writefds:

           被写监控的文件描述符集

     4)Exceptfds:

           被异常监控的文件描述符集;

     5)Timeout:

           定时器,Timeout取不同的值,该调用有不同的表现:

          1>Timeout值为0,不管是否有文件满足要求,都立刻返回,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。

3、Select系统调用(返回值)

      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。

4、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添加到文件描述符集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。

        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))

                 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

5、poll方法

      应用程序常常使用select系统调用,它可能会阻塞进程。这个调用由驱动的 poll 方法实现,原型为:unsigned int (*poll)(struct file *filp,poll_table *wait)

      Poll设备方法负责完成:

      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可写的掩码。

      位掩码

      1>POLLIN 设备可读

      2>POLLRDNORM数据可读

      3>POLLOUT\设备可写

      4>POLLWRNORM数据可写

      设备可读通常返回(POLLIN|POLLRDNORM )

      设备可写通常返回(POLLOUT|POLLWRNORM )

6、范例

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);

if (有数据可读)

mask = POLLIN |POLLRDNORM;

return mask;

}

7、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。

8、实例分析

      1)poll型设备驱动memdev.h源码

#ifndef _MEMDEV_H_

#define _MEMDEV_H_

#ifndef MEMDEV_MAJOR

#define MEMDEV_MAJOR 0  

#endif

#ifndef MEMDEV_NR_DEVS

#define MEMDEV_NR_DEVS 2   

#endif

#ifndef MEMDEV_SIZE

#define MEMDEV_SIZE 4096

#endif

struct mem_dev                                     

{                                                        

  char *data;                      

  unsigned long size;

  wait_queue_head_t inq; 

};

#endif      

        2)Poll型设备驱动memdev.c源码

#include <linux/module.h>

#include <linux/types.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/errno.h>

#include <linux/mm.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/cdev.h>

#include <asm/io.h>

#include <asm/system.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <linux/poll.h>

#include "memdev.h"

static mem_major = MEMDEV_MAJOR;

bool have_data = false;

module_param(mem_major, int, S_IRUGO);

struct mem_dev *mem_devp;

struct cdev cdev;

int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)

{

    struct mem_dev *dev;

    int num = MINOR(inode->i_rdev);

    if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)

            return -ENODEV;

    dev = &mem_devp[num];

    filp->private_data = dev;

    return 0;

}

int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)

{

  return 0;

}

static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

  unsigned long p =  *ppos;

  unsigned int count = size;

  int ret = 0;

  struct mem_dev *dev = filp->private_data;

  if (p >= MEMDEV_SIZE)

    return 0;

  if (count > MEMDEV_SIZE - p)

    count = MEMDEV_SIZE - p;

  while (!have_data)

  {

        if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)

            return -EAGAIN;

    wait_event_interruptible(dev->inq,have_data);

  }

  if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))

  {

    ret =  - EFAULT;

  }

  else

  {

    *ppos += count;

    ret = count;

    printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);

  }

  have_data = false;

  return ret;

}

static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

  unsigned long p =  *ppos;

  unsigned int count = size;

  int ret = 0;

  struct mem_dev *dev = filp->private_data;

  if (p >= MEMDEV_SIZE)

    return 0;

  if (count > MEMDEV_SIZE - p)

    count = MEMDEV_SIZE - p;

  if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))

    ret =  - EFAULT;

  else

  {

    *ppos += count;

    ret = count;

    printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);

  }

  have_data = true;

    wake_up(&(dev->inq));

  return ret;

}

static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)

{

    loff_t newpos;

    switch(whence) {

      case 0:

        newpos = offset;

        break;

      case 1:

        newpos = filp->f_pos + offset;

        break;

      case 2:

        newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;

        break;

      default:

        return -EINVAL;

    }

    if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))

        return -EINVAL;

    filp->f_pos = newpos;

    return newpos;

}

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

{

    struct mem_dev  *dev = filp->private_data;

    unsigned int mask = 0;

    poll_wait(filp, &dev->inq,  wait);

    if (have_data)        

    mask |= POLLIN | POLLRDNORM; 

    return mask;

}

static const struct file_operations mem_fops =

{

  .owner = THIS_MODULE,

  .llseek = mem_llseek,

  .read = mem_read,

  .write = mem_write,

  .open = mem_open,

  .release = mem_release,

  .poll = mem_poll,

};

static int memdev_init(void)

{

  int result;

  int i;

  dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);

  if (mem_major)

    result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");

  else 

  {

    result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");

    mem_major = MAJOR(devno);

  }  

  if (result < 0)

    return result;

  cdev_init(&cdev, &mem_fops);

  cdev.owner = THIS_MODULE;

  cdev.ops = &mem_fops;

  cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);

  mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);

  if (!mem_devp)   

  {

    result =  - ENOMEM;

    goto fail_malloc;

  }

  memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));

  for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)

  {

        mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;

        mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);

        memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);

     init_waitqueue_head(&(mem_devp[i].inq));

     //init_waitqueue_head(&(mem_devp[i].outq));

  }

  return 0;

  fail_malloc:

  unregister_chrdev_region(devno, 1);

  return result;

}

static void memdev_exit(void)

{

  cdev_del(&cdev);  

  kfree(mem_devp);    

  unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2);

}

MODULE_AUTHOR("David Xie");

MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(memdev_init);

module_exit(memdev_exit);

3)测试程序app-read.c源码

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/select.h>

#include <sys/time.h>

#include <errno.h>

int main()

{

    int fd;

    fd_set rds;    //声明描述符集合

    int ret;

    char Buf[128];

    strcpy(Buf,"memdev is char dev!");

    printf("BUF: %s\n",Buf);

    fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);

    FD_ZERO(&rds);   //清空描述符集合

    FD_SET(fd, &rds); //设置描述符集合

    strcpy(Buf,"Buf is NULL!");

    printf("Read BUF1: %s\n",Buf);

    ret = select(fd + 1, &rds, NULL, NULL, NULL);//调用select()监控函数

    if (ret < 0)  

    {

        printf("select error!\n");

        exit(1);

    }

    if (FD_ISSET(fd, &rds))   //测试fd1是否可读 

        read(fd, Buf, sizeof(Buf));            

    printf("Read BUF2: %s\n",Buf);

    close(fd);

    return 0;    

}

继续阅读