Linux设备驱动——阻塞型I/O

浅浅的花香味﹌ 2022-04-12 14:00 228阅读 0赞

在Linux驱动中，有时候驱动程序有时候无法立即响应用户的需要，比如：**read的时候没有数据返回给用户，或者write的时候缓冲区满了。** 在这种情况下驱动程序应该阻塞该进程，将其置于休眠状态直到请求可继续。为了将进程以安全的方式进入休眠，我们需要牢记两条规则：

1.**永远不要在原子上下文中休眠**。因此驱动程序不能在拥有**自旋锁**、**seqlock**或者**RCU锁**时休眠。  
2. 当休眠后被唤醒时，我们永远无法知道休眠了多长时间，或者休眠期间发生了什么事情。因此在休眠被唤醒时要**重新检查等待的条件是否为真。**

#### 1.头文件 ####

#include <linux/wait.h>

#### 2.数据结构 ####

wait_queue_head_t;

#### 3.初始化 ####

/*静态初始化*/
    DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(name);
    
    /*动态初始化*/
    wait_queue_head_t my_queue;
    init_waitqueue_head(&my_queue);

#### 4.休眠 ####

/*非中断休眠*/
    int wait_event(queue, condition);
    
    /*可中断休眠，返回非0值表示被信号中断，驱动程序要返回-ERESTARTSYS*/
    int wait_event_interruptible(queue, condition);
    
    /*非中断休眠，最多等待限定时间timeout*/
    int wait_event_timeout(queue, condition, timeout);
    
    /*可中断休眠，最多等待限定时间timeout*/
    int wait_event_interruptible_timeout(queue, condition, timeout);

上面所有的形式中，**queue**是等待队列头。注意他**通过值**传递，而不是通过指针。**condition**是休眠条件，在该条件为真之前，进程或保持休眠。下面为休眠的一段示例代码：

struct fifo_dev                                     
    {
                                                                
    	char *buf;             		// 缓冲区         
    	unsigned long buf_size;  	// 缓冲区总大小
    	unsigned long wr;			// 写指针
    	unsigned long rd;			// 读指针
    	struct semaphore sem;		// 信号量
    	wait_queue_head_t rd_qeue;	// 读操作等待队列
    	wait_queue_head_t wr_qeue;	// 写操作等待队列
    };
    
    static ssize_t  my_fifo_read(struct file *filp, char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
    {
        
        int read_size = 0;
        struct fifo_dev *devp = filp->private_data;
        int remain_data = 0;
       
        if (down_interruptible(&devp->sem)) {
        		/*sem P操作*/
        	return -ERESTARTSYS;
        }
    
        while (devp->rd == devp->wr) {
        	/*当前没有数据可读*/
        	up(&devp->sem);
    
        	if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) {
        	/*非阻塞读，直接返回*/
        		return -EAGAIN;
        	}
    
        	if (wait_event_interruptible(devp->rd_qeue, (devp->rd != devp->wr))) {
        
        		return -ERESTARTSYS;	/*等待被信号唤醒了*/
        	}
    
        	/*继续循环等待数据，先获取锁*/
        	if (down_interruptible(&devp->sem)) {
        		
    	    	return -ERESTARTSYS;
    	    }
        }
    	...
    }

#### 5.唤醒 ####

/*唤醒等待在queue上的所有进程*/
    void wake_up(wait_queue_head_t * queue);
    
    /*只唤醒执行可中断休眠的进程*/
    void wake_up_interruption(wait_queue_head_t * queue);

最后列出完整代码地址：[https://github.com/zhaoxd298/Linux\_drivers/tree/master/my\_fifo][https_github.com_zhaoxd298_Linux_drivers_tree_master_my_fifo]

[https_github.com_zhaoxd298_Linux_drivers_tree_master_my_fifo]: https://github.com/zhaoxd298/Linux_drivers/tree/master/my_fifo