【申嵌视频-驱动基础班】第四章阻塞和非阻塞型IO

【申嵌视频-驱动基础班】第四章阻塞和非阻塞型IO 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// “菜鸟玩转嵌入式”视频培训讲座 — Linux驱动开发基础班主办：上海申嵌信息科技有限公司承办：嵌入式家园协办：上海嵌入式家园-开发板商城广州友善之臂计算机科技有限公司主讲：贺光辉（嵌入式系统工程师）嵌入式家园嵌入式家园 www.em...

嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// “菜鸟玩转嵌入式”视频培训讲座 — Linux驱动开发基础班主办：上海申嵌信息科技有限公司承办：嵌入式家园协办：上海嵌入式家园-开发板商城广州友善之臂计算机科技有限公司主讲：贺光辉（嵌入式系统工程师）嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 上章回顾从并发的需要，引起的竞争状态，到解决竞争状态的方法机制: 禁止中断信号量自旋锁 completion 原子操作嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 阻塞和非阻塞型I/O阻塞和非阻塞型I/O 第4章嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 本章目标掌握进程睡眠和唤醒的方法掌握阻塞型I/O的实现方法掌握select系统调用的实现方法嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 本章结构阻塞型I/O阻塞型I/O 阻塞和非阻塞型I/O阻塞和非阻塞型I/O 非阻塞I/O非阻塞I/O 非阻塞I/O非阻塞I/O select系统调用select系统调用进程休眠和唤醒方法进程休眠和唤醒方法阻塞型I/O实例阻塞型I/O实例嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1 阻塞型I/O 当用户程序调用read函数时，驱动程序的read并没有准备好数据，怎么办？当用户程序调用write时，驱动程序的write的缓冲区已满，此时怎么办？ 1. 用户程序不会管理这些问题。 2. 驱动程序默认情况下，阻塞该进程。将其置入休眠状态直到请求可继续。 3. 或者直接返回，这是非阻塞I/O。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法休眠的意义从调度器的运行队列Æ某个等待队列直到等到某个事件发生，再从等待队列返回到运行队列。如何将进程安全的进入休眠状态？不能在原子上下文进行休眠休眠时，对外界一无所知，进程必须重新检测等待条件进程只有确保会被其他进程唤醒，才能进入休眠 Linux的休眠机制进程经常由于某种条件没有得到满足而不得不进入睡眠状态，然后等待条件得到满足的时候再继续运行，进入运行状态。这种需求需要等待队列机制的支持。等待队列就是一个进程链表，其中包含了等待某个特定事件的所有进程嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1 等待队列在Linux驱动程序设计中，可以使用等待队列来实现进程的阻塞，等待队列可看作保持进程的容器，在阻塞进程时，将进程放入等待队列，当唤醒进程时，从等待队列中取出进程。每个等待任务都会抽象成一个wait_queue，并且挂载到 wait_queue_head上。 Linux中等待队列的实现思想：当一个任务需要在某个 wait_queue_head上睡眠时，将自己的进程控制块信息封装到wait_queue中，然后挂载到wait_queue_head的链表中，执行调度睡眠。当某些事件发生后，另一个任务（进程）会唤醒wait_queue_head上的某个或者所有任务，唤醒工作也就是将等待队列中的任务设置为可调度的状态，并且从队列中删除。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法等待队列通过”等待队列头”来管理类型：struct wait_queue_head_t 定义在中定义等待队列初始化等待队列：定义并初始化等待队列 DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(xxx_queue)；DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(xxx_queue)； init_waitqueue_head(&xxx_queue)；init_waitqueue_head(&xxx_queue)； wait_queue_head_t xxx_queue；wait_queue_head_t xxx_queue；嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法等待事件当进程休眠时，等待被另外进程唤醒，同时检查进程等待的条件是否为真，若为真，则被调度执行；反之继续睡眠。等待事件，即为进程等待的条件（condition）。休眠函数 wait_event(queue，condition)； wait_event_interruptible(queue，condition)； wait_event(queue，condition)； wait_event_interruptible(queue，condition)； wait_event_timeout(queue，condition，timeout)； wait_event_interruptible_timeout(queue, condition，timeout)； wait_event_timeout(queue，condition，timeout)； wait_event_interruptible_timeout(queue, condition，timeout)；休眠前后都要对该表达式求值；在条件为真之前，进程会保持休眠等待队列头，通过”值传递” 等待限定的jiffs时间达到后返回0 值，无论condition为何值嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法唤醒函数 wake_up(wait_queue_head_t *queue)； wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue)； wake_up(wait_queue_head_t *queue)； wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *queue)；唤醒所有的等待进程 wake_up_nr(wait_queue_head_t *queue，int nr)； wake_up_interruptible_nr(wait_queue_head_t *queue，int nr)； wake_up_nr(wait_queue_head_t *queue，int nr)； wake_up_interruptible_nr(wait_queue_head_t *queue，int nr)；唤醒nr个独占等待进程，而不是一个，当nr=0时，唤醒所有的独占等待进程。 wake_up_interruptible_sync(wait_queue_head_t *queue)；wake_up_interruptible_sync(wait_queue_head_t *queue)；被唤醒后强制调度重新执行原休眠进程嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wq)； static int flag = 0； ssize_t sleepy_read(struct file *filp，char __user *buf， size_t count,loff t *pos) { printk(KERN_DEBUG “process %i (%s) going to sleep\n”， current->pid，current->comm)； wait_event_interruptible(wq，flag != 0)； flag = 0； printk(KERN_DEBUG “awoken %i (%s)\n”, current->pid，current->comm)； return 0； } static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(wq)； static int flag = 0； ssize_t sleepy_read(struct file *filp，char __user *buf， size_t count,loff t *pos) { printk(KERN_DEBUG “process %i (%s) going to sleep\n”， current->pid，current->comm)； wait_event_interruptible(wq，flag != 0)； flag = 0； printk(KERN_DEBUG “awoken %i (%s)\n”, current->pid，current->comm)； return 0； } 定义并初始化 wait_queue_head_t 打印出是哪个进程调用驱动程序。在调用前后都要检查condition, 如果满足条件，就不再休眠，否则进入休眠状态嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法 ssize_t sleepy_write(struct file *filp, const char __user *buf， size_t count,loff_t *pos) { printk(KERN_DEBUG “process %i (%s) awakening the readers…\n”， current->pid，current->comm)； flag = 1； wake_up_interruptible(&wq)； return count； } ssize_t sleepy_write(struct file *filp, const char __user *buf， size_t count,loff_t *pos) { printk(KERN_DEBUG “process %i (%s) awakening the readers…\n”， current->pid，current->comm)； flag = 1； wake_up_interruptible(&wq)； return count； } 查看是哪个进程调用驱动的write函数唤醒休眠在wq队列上的所有的进程。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法上面实例中存在一个概率很小的竞态条件 A,B 进程都等在wq的队列上 C进程调用wake_up_interruptible A进程被唤醒，检查条件flag !=0 成立此时，调度到B进程 B进程也检查到flag != 0成立这样，一个事件唤醒了两个进程，可能产生竞态可以用原子操作防止这种情况嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法设置进程休眠的内部细节分配并初始化一个wait_queue_t结构包含休眠进程的信息，以及期望被唤醒的相关细节设置进程的状态，将其标记为休眠状态 TASK_INTERRUTIBLE // 可中断 TASK_UNINTERRUPTIBLE // 不可中断让出处理器 void set_current_state(int new_state); //手动设置进程状态void set_current_state(int new_state); //手动设置进程状态 current->state=TASK_INTERRUPTIBLE; //老内核版本设置方式current->state=TASK_INTERRUPTIBLE; //老内核版本设置方式 if(!condition) schedule(); // 执行调度，让出处理器 if(!condition) schedule(); // 执行调度，让出处理器嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法手工休眠早期版本的方法读者可以自行了解唤醒等待队列可能发生的情况当调用wake_up时，所有等待在该队列上的进程都被唤醒，并进入可运行状态如果只有一个进程可获得资源，此时，其他的进程又将再次进入休眠如果数量很大，被称为”疯狂兽群” 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法独占等待与普通休眠的不同等待队列入口设置了WQ_FLAG_EXCLUSIVE标志时，则会被添加到等待队列的尾部。而没有这个标志的入口会被添加到头部。在某个等待队列上调用wake_up时，它会在唤醒第一个具有 WQ_FLAG_EXCLUSIVE标志的进程之后停止唤醒其他独占进程。使进程进入独占等待函数： void prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *queue wait_queue_t *wait，int state)； void prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *queue wait_queue_t *wait，int state)；使用wait_event的变种都无法使用独占等待嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-1进程休眠和唤醒方法无条件休眠调用（老版本，建议不再使用） void sleep_on(wait_queue_head_t *queue)；让进程进入不可中断的睡眠，并把它放入等待队列queue。 void sleep_on(wait_queue_head_t *queue)；让进程进入不可中断的睡眠，并把它放入等待队列queue。 void interrupt_sleep_on(wait_queue_head_t *queue)；让进程进入可中断的睡眠，并把它放入等待队列queue。 void interrupt_sleep_on(wait_queue_head_t *queue)；让进程进入可中断的睡眠，并把它放入等待队列queue。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-2 阻塞方式在阻塞型驱动程序中，read实现方式如下：如果进程调用read，但是设备没有数据或数据不足，进程阻塞。当新数据到达后，唤醒被阻塞进程。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-2 阻塞方式在阻塞型驱动程序中，write实现方式如下：如果进程调用write，但是设备没有足够的空间供其写入数据，进程阻塞。当设备中的数据被读走后，缓冲区中空出部分空间，则唤醒被阻塞进程。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-2阻塞型I/O实例 struct xxx_pipe{ wait_queue_head_t inq，outq； /*读取和写入队列*/ char *buffer，*end； /*缓冲区的起始和结尾*/ int buffersize； /*用于指针计算*/ char *rp，*wp； /*读取和写入的位置*/ int nreaders，nwriters； /*用于读写打开的数量*/ struct fasync_struct *async_queue；/*异步读取者*/ struct semaphore sem； /*互斥信号量*/ struct cdev cdev； /*字符设备结构*/ }； struct xxx_pipe{ wait_queue_head_t inq，outq； /*读取和写入队列*/ char *buffer，*end； /*缓冲区的起始和结尾*/ int buffersize； /*用于指针计算*/ char *rp，*wp； /*读取和写入的位置*/ int nreaders，nwriters； /*用于读写打开的数量*/ struct fasync_struct *async_queue；/*异步读取者*/ struct semaphore sem； /*互斥信号量*/ struct cdev cdev； /*字符设备结构*/ }；嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-2阻塞型IO实例 static ssize_t xxx_read(struct file *filp，char __user *buf， size_t count,loff_t *f_pos) { struct xxx_pipe *dev=filp->private_data； if(down_interruptible(&dev->sem)) return -ERESTARTSYS； while(dev->rp == dev->wp) { /*无数据可读取*/ up(&dev->sem)；/*释放锁*/ if(filp->f_flags ＆ O_NONBLOCK) return -EAGAIN； if(wait_event_interruptible(dev->inq，(dev->rp!=dev->wp)) return -ERESTARTSYS；/*信号，通知fs层做相应处理*/ /*否则循环，但首先获取锁*/ if(down_interruptible(&dev->sem)) return -ERESTARTSYS； } static ssize_t xxx_read(struct file *filp，char __user *buf， size_t count,loff_t *f_pos) { struct xxx_pipe *dev=filp->private_data； if(down_interruptible(&dev->sem)) return -ERESTARTSYS； while(dev->rp == dev->wp) { /*无数据可读取*/ up(&dev->sem)；/*释放锁*/ if(filp->f_flags ＆ O_NONBLOCK) return -EAGAIN； if(wait_event_interruptible(dev->inq，(dev->rp!=dev->wp)) return -ERESTARTSYS；/*信号，通知fs层做相应处理*/ /*否则循环，但首先获取锁*/ if(down_interruptible(&dev->sem)) return -ERESTARTSYS； } 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-1-2阻塞型IO实例 /*数据已就绪，返回*/ if(dev->wp > dev->rp) count=min(count，(size_t)(dev->wp - dev->rp))； else/*写入指针回卷，返回数据直到dev->end*/ count=min(count，(size_t)(dev->end – dev->rp))； if(copy_to_user(buf，dev->rp，count)){ up(&dev->sem)； return -EFAULT； } dev->rp += count： if(dev->rp == dev->end) dev->rp = dev->buffer；/*回卷*/ up(&dev->sem)； /*最后，唤醒所有写入者并返回*/ wake_up_interruptible(&dev->outq)； return count； } /*数据已就绪，返回*/ if(dev->wp > dev->rp) count=min(count，(size_t)(dev->wp - dev->rp))； else/*写入指针回卷，返回数据直到dev->end*/ count=min(count，(size_t)(dev->end – dev->rp))； if(copy_to_user(buf，dev->rp，count)){ up(&dev->sem)； return -EFAULT； } dev->rp += count： if(dev->rp == dev->end) dev->rp = dev->buffer；/*回卷*/ up(&dev->sem)； /*最后，唤醒所有写入者并返回*/ wake_up_interruptible(&dev->outq)； return count； } 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 阶段总结 Ô介绍了阻塞型I/O的实现方法 Ô介绍了进程休眠和唤醒的方法，重点介绍了 wait_event和wake_up 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2 非阻塞方式阻塞方式是文件读写操作的默认方式，但应用程序员可通过使用O_NONBLOCK标志来人为的设置读写操作为非阻塞方式（该标志定义在中，在打开文件时指定）。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2 非阻塞方式如果设置了O_NONBLOCK标志，read和write的行为是不同的。如果进程在没有数据就绪时调用了read，或者在缓冲区没有空间时调用了write，系统只是简单地返回-EAGAIN，而不会阻塞进程。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2 非阻塞I/O的设置调用进程显式的指明不想阻塞设置filp->f_flag |= O_NONBLOCK // 应用程序以非阻塞I/O的方式从串口驱动读取一个字符 int fd; char buf; fd = open(“/dev/ttySAC0”,O_RDWR | O_NONBLOCK); … while(read(fd, &buf, 1) != 1);/*串口上无输出也返回，所以要循环尝试读取串口*/ printf(“%c\n”,buf); // 应用程序以非阻塞I/O的方式从串口驱动读取一个字符 int fd; char buf; fd = open(“/dev/ttySAC0”,O_RDWR | O_NONBLOCK); … while(read(fd, &buf, 1) != 1);/*串口上无输出也返回，所以要循环尝试读取串口*/ printf(“%c\n”,buf); 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 poll和select poll、select都允许进程决定是否可以对一个或多个打开的文件做非阻塞的读取或写入这些调用也会阻塞进程，直到给定的文件描述符集合中的任何一个可读取或写入常用于那些要使用多个输入或输出流而又不会阻塞于其中任何一个流的应用程序中 select – 在BSD Unix中引入 poll – 由AT&T Unix System V引入嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 poll和select 都是调用驱动程序的poll来实现的 poll函数负责完成两个步骤：在一个或多个可指示poll状态变化的等待队列上调用poll_wait 如果当前没有文件描述符可用来执行I/0，则内核将使进程在传递到该系统调用的所有文件描述符对应的等待队列上等待。返回一个用来描述操作是否可以立即无阻塞执行的位掩码 unsigned int (*poll)(struct file *filp，poll_table *wait)；unsigned int (*poll)(struct file *filp，poll_table *wait)；中声明,驱动程序不需要了解该结构的细节 void poll_wait(struct file *，wait_queue_head_t *，poll_table *);void poll_wait(struct file *，wait_queue_head_t *，poll_table *); 即：使用pool_wait 将等待队列添加到 poll_table中返回可以立即执行操作的位掩码嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 位掩码定义poll位掩码： POLLIN 设备可读 POLLRDNORM 数据可读（ "normal" data is available for reading ） POLLOUT 设备可写 POLLWRNORM 数据可写（ "normal" data is available for writing ）一般设备可读返回： POLLIN | POLLRDNORM 一般设备可写返回： POLLOUT | POLLWRNORM 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 范例 static unsigned int xxx_poll(struct file *filp，poll_table *wait) { struct xxx_pipe *dev = filp->private_data； unsigned int mask=0； down(&dev->sem)； poll_wait(filp，&dev->inq，wait)； poll_wait(filp，&dev->outq，wait)； if(read_buffer_not_empty) //如果接收buffer不为空，可读 mask |= POLLIN | POLLRDNORM； /*可读取*/ if(write_buffer_not_full) //如果写buffer不满，可写 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM； /*可写入*/ up(&dev->sem)； return mask；//返回位掩码 } static unsigned int xxx_poll(struct file *filp，poll_table *wait) { struct xxx_pipe *dev = filp->private_data； unsigned int mask=0； down(&dev->sem)； poll_wait(filp，&dev->inq，wait)； poll_wait(filp，&dev->outq，wait)； if(read_buffer_not_empty) //如果接收buffer不为空，可读 mask |= POLLIN | POLLRDNORM； /*可读取*/ if(write_buffer_not_full) //如果写buffer不满，可写 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM； /*可写入*/ up(&dev->sem)； return mask；//返回位掩码 } 增加两个等待队列到 poll_table中嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 select系统调用 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, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); int select( int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); struct timeval { int tv_sec; /*秒*/ int tv_usec; /*微妙*/ }; struct timeval { int tv_sec; /*秒*/ int tv_usec; /*微妙*/ }; 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 select系统调用 maxfd 文件描述符的范围，比待检测的最大文件描述符大1 readfds 被读监控的文件描述符集 writefds 被写监控的文件描述符集 exceptfds 被异常监控的文件描述符集 timeout 定时器嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 select系统调用（参数） timeout取不同的值，该调用有不同的表现： 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。 timeout为NULL，select将阻塞进程，直到某个文件满足要求。 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。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 select系统调用（返回值） select调用返回时，返回值有如下情况：正常情况下返回满足要求的文件描述符个数；经过了timeout等待后仍无文件满足要求，返回值为0；如果select被某个信号中断，它将返回-1并设置errno为EINTR；如果出错，返回-1并设置相应的errno。嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 select系统调用（使用方法）将要监控的文件添加到文件描述符集调用select开始监控判断文件是否发生变化嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2-1 select系统调用（使用方法） FD_ZERO(fd_set *set);FD_ZERO(fd_set *set); FD_SET(int fd, fd_set *set);FD_SET(int fd, fd_set *set); FD_CLR(int fd, fd_set *set)；FD_CLR(int fd, fd_set *set)； FD_ISSET(int fd, fd_set *set);FD_ISSET(int fd, fd_set *set); 清除一个文件描述符集将一个文件描述符加入文件描述符集中将一个文件描述符从文件描述符集中清除。判断文件描述符是否被置位系统提供4个宏对描述符集进行操作：嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 4-2 非阻塞I/O方式轮询设备范例 int fd; fd_set rfds,wfds;//读/写文件描述符集 /*以非阻塞方式打开/dev/xxx设备文件*/ fd = open(“/dev/xxx”, O_RDWR | O_NONBLOCK); FD_ZERO(&rfds); FD_ZERO(&wfds); FD_SET(fd, &rfds); FD_SET(fd, &wfds); select(fd + 1, &rfds, &wfds, NULL, NULL); /*数据可获得*/ if(FD_ISSET(fd, &rfds)) { //读数据 } if(FD_ISSET(fd, &wfds)) { //写数据 } int fd; fd_set rfds,wfds;//读/写文件描述符集 /*以非阻塞方式打开/dev/xxx设备文件*/ fd = open(“/dev/xxx”, O_RDWR | O_NONBLOCK); FD_ZERO(&rfds); FD_ZERO(&wfds); FD_SET(fd, &rfds); FD_SET(fd, &wfds); select(fd + 1, &rfds, &wfds, NULL, NULL); /*数据可获得*/ if(FD_ISSET(fd, &rfds)) { //读数据 } if(FD_ISSET(fd, &wfds)) { //写数据 } 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 阶段总结 Ô poll/select在驱动程序中的实现 Ô应用层如何调用驱动中的poll/select 嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 本章总结重点掌握进程休眠和唤醒方法重点掌握 poll/select实现方法阻塞型I/O阻塞型I/O 阻塞和非阻塞型I/O阻塞和非阻塞型I/O 非阻塞I/O非阻塞I/O 非阻塞I/O非阻塞I/O poll/selectpoll/select 进程休眠和唤醒方法进程休眠和唤醒方法阻塞型I/O实例阻塞型I/O实例嵌入式家园嵌入式家园 www.embedclub.comwww.embedclub.com 上海嵌入式家园上海嵌入式家园--开发板商城开发板商城 http://http://embedclub.taobao.comembedclub.taobao.com// 实验任务一、阻塞型字符设备驱动实验修改Beep驱动，在设备驱动读函数中实现阻塞，在设备驱动写函数中实现唤醒。读进程执行时，蜂鸣器鸣叫，写进程执行时，蜂鸣器关闭。任务二、在memdev驱动中，引入阻塞型机制修改read和wirte函数，实现阻塞型I/O访问任务三、在memdev驱动中，引入非阻塞型机制在驱动中实现poll函数，实现非阻塞型I/O访问 “菜鸟玩转嵌入式”视频培训讲座 �— Linux驱动开发基础班上章回顾阻塞和非阻塞型I/O 本章目标本章结构 4-1 阻塞型I/O 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1 等待队列 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-1进程休眠和唤醒方法 4-1-2 阻塞方式 4-1-2 阻塞方式 4-1-2阻塞型I/O实例 4-1-2阻塞型IO实例 4-1-2阻塞型IO实例阶段总结 4-2 非阻塞方式 4-2 非阻塞方式 4-2 非阻塞I/O的设置 4-2-1 poll和select 4-2-1 poll和select 4-2-1 位掩码 4-2-1 范例 4-2-1 select系统调用 4-2-1 select系统调用 4-2-1 select系统调用（参数） 4-2-1 select系统调用（返回值） 4-2-1 select系统调用（使用方法） 4-2-1 select系统调用（使用方法） 4-2 非阻塞I/O方式轮询设备范例阶段总结本章总结实验

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