《原子Linux驱动开发》+阻塞和非阻塞IO，异步通知

meiyao

《原子Linux驱动开发》+阻塞和非阻塞IO，异步通知 [复制链接]

《原子Linux驱动开发》这本书主要聚焦于Linux内核驱动开发的核心概念和实现方法，对于驱动开发者来说是一本非常有价值的参考书籍。在驱动开发中，处理输入/输出（I/O）是常见的任务，而阻塞和非阻塞I/O以及异步通知是处理I/O操作的几种重要方法。

阻塞I/O

阻塞I/O是一种常见的I/O模式，在这种模式下，当线程发起一个I/O操作（如读取或写入）时，如果数据没有准备好，线程会阻塞（即暂停执行），直到数据准备好。这意味着线程在等待数据期间无法执行其他任务，从而可能导致资源利用率低下。

非阻塞I/O

与阻塞I/O不同，非阻塞I/O允许线程在等待数据准备好的同时执行其他任务。如果数据没有准备好，非阻塞I/O调用会立即返回错误，而不是让线程阻塞。这提高了系统的响应性和吞吐量，但也可能增加程序的复杂性，因为线程需要不断地检查数据是否准备好。

异步通知

异步通知是一种机制，用于在数据准备好时通知线程，而不是让线程主动轮询或阻塞。这通常通过中断、信号或回调函数来实现。当数据准备好时，硬件或内核会触发一个通知，告知线程可以进行I/O操作。这种机制可以提高系统的效率和响应性，特别是在处理大量并发I/O操作时。

在Linux驱动开发中，实现这些I/O模式需要深入理解Linux内核的I/O机制、中断处理、信号量、等待队列等概念。驱动开发者需要根据具体的应用场景和需求选择适合的I/O模式，并合理地设计驱动程序的结构和接口。

 

 

在Linux系统中，非阻塞I/O访问模式是一种常见的方法，用于处理那些可能需要花费较长时间等待的操作，比如从设备读取数据。当设备不可用或数据未准备好时，非阻塞I/O调用会立即返回一个错误码，而不是让调用线程进入睡眠状态等待数据准备好。这样，应用程序可以继续执行其他任务，而不是阻塞等待数据。

 

 select()函数允许一个进程监视多个文件描述符，以查看它们中的任何一个是否已准备好进行读、写或异常操作。这在处理多个套接字或文件描述符时特别有用，因为它允许进程非阻塞地等待多个事件。

select() 函数原型

参数解释

• nfds：这是所有文件描述符集合中最大的文件描述符加1。这通常设置为要监视的所有文件描述符中的最大值加1。
• readfds：指向fd_set结构的指针，用于监视准备读操作的文件描述符。
• writefds：指向fd_set结构的指针，用于监视准备写操作的文件描述符。
• exceptfds：指向fd_set结构的指针，用于监视异常条件。
• timeout：指向timeval结构的指针，指定了select()等待的最长时间。如果为NULL，则select()将无限期等待。

 

• FD_ZERO(fd_set *set): 清除fd_set集合的所有位。
• FD_SET(int fd, fd_set *set): 在fd_set集合中设置与文件描述符fd相关联的位。
• FD_CLR(int fd, fd_set *set): 清除fd_set集合中与文件描述符fd相关联的位。
• FD_ISSET(int fd, fd_set *set): 测试fd_set集合中是否设置了与文件描述符fd相关联的位。

 

epoll()函数是Linux特有的I/O复用函数，用于处理大量的并发连接。相比于select和poll函数，epoll在性能上有所提升和改进。

epoll函数通过一组相关的函数来实现I/O复用，它使用一种高效的事件通知机制，将用户关心的文件描述符上的事件放在内核里的一个事件表中。这样，就无需像select和poll那样每次调用都要重复传入文件描述符集或事件集，从而提高了效率。

使用epoll函数，通常需要经过以下步骤：

1. 创建epoll文件描述符：通过调用epoll_create函数来创建一个epoll实例，并返回一个用于后续操作的文件描述符。
2. 添加文件描述符到epoll中：使用epoll_ctl函数将需要监视的文件描述符添加到epoll实例中。这个函数可以进行注册、修改或删除文件描述符上的事件。
3. 等待事件的发生：调用epoll_wait函数来等待在epoll实例上注册的文件描述符上的事件发生。当有事件发生时，该函数会返回并告知哪些文件描述符就绪，可以进行相应的读或写操作。

 

 

 

关于Linux中的信号机制。信号是一种软件中断，用于通知进程发生了某个事件。在Linux系统中，信号用于通知进程各种异步事件，如用户按键、硬件故障、进程异常等。每个信号都有一个唯一的编号，并且通常与一个默认的行为相关联。

正如您所提到的，大多数信号都可以被进程捕获并处理，但是有几个信号是例外，例如SIGKILL和SIGSTOP。SIGKILL信号用于强制终止进程，它不能被忽略、阻塞或捕获。SIGSTOP信号用于暂停进程的执行，同样不能被忽略或捕获。

在应用程序中，可以使用signal()函数或更现代的sigaction()函数来设置信号的处理函数。当进程接收到一个信号时，如果该信号的处理函数已被设置，那么就会调用这个处理函数来响应这个信号。

 

由于信号是异步的，因此信号处理函数应该尽可能简单和快速，避免执行可能阻塞或长时间运行的操作。这是因为信号可能在程序的任何时刻到达，如果处理函数执行复杂操作，可能会导致不可预测的行为或死锁。