Linux内核驱动fsync机制实现图解

10/21/2015来源:网络管理人气:1504

  在linux内核中的IO模型基本分为4类:

  1、同步阻塞I/O

  2、同步非阻塞I/O

  3、异步阻塞I/O

  4、异步非阻塞I/O

  同步:应用显式地通过函数访问数据,在此函数返回时就会得到结果(成功或失败)。

  异步:应用会显示地通过函数提出访问或关注申请。数据到达时,硬件和驱动会通知应用,此时代码一般不在读写访问函数中,而是得到通知了再去有目的的访问数据。

  阻塞:在等待数据的过程中会休眠在此处,而非阻塞即函数不休眠立即返回,可执行接下来的代码。

  对于这4种机制,在《深入Linux设备驱动程序内核机制》中有讲解,对于异步非阻塞I/O其实内核提供了两种实现一个是aio,另一个就是fasync。aio应该算是一个比较新的框架,较为复杂,本人没有深入的研究过,以后研究过后在写总结。对于fasync,《深入Linux设备驱动程序内核机制》中有详细的讲解以及实验,在看完了这知识以后,我像往常一样,画了一个框图来梳理所有的代码关联。这个图在两个月前画好的,由于我的宝宝及工作的关系就耽搁了发布。

  (上面的图片比较下, 建议下载到本地打开)

  要理解内核的fasync机制,可以结合这个图和《深入Linux设备驱动程序内核机制》中的讲解。我根据这个流程图,总结下我自己的认识:

  首先,fasync机制是通过内核发送出的SIGIO信号来实现通知机制的,并不是通过休眠唤醒。

  从这个角度来说,应用就必须做以下工作:

  1、安装SIGIO信号(信号例程处理内核数据可访问的情况)

  2、告诉内核所需要通知的进程ID

  3、设置FASYNC标志,内核会通过驱动调用fasync方法为以后的信号通知做准备。

  在应用程序完成了相关设定后,就可以做别的事了,如果有任何问题,内核会通过SIGIO信号通知,应用安装的信号例程就会被调用。

  而在内核空间这端,相关的驱动程序需要实现以下工作:

  1、定义一个全局的struct fasync_struct指针;

  2、实现file_Operations中的fasync方法,基本就是调用内核的辅助函数fasync_helper。

  3、在驱动某个可以获知数据可访问信息的例程中调用kill_fasync函数。

  通过以上内核与应用的配合,就可以方便的使用内核异步通知机制。这种机制用起来简单,观其机制,一开始觉得挺复杂的,一旦深入将所有相关的结构体和例程整理一下就会发现,其实这个机制的实现也很清楚明了。个人一直认为对于内核的学习,首先要理清构架及数据结构间的关系。而看别人的代码分析能让你适当的理解下构架,最后关键在于自己RTFSC。所以我现在一般不再博文中分析代码,而只说构架和图解,代码需要有兴趣的朋友自己分析。