一、概念

1、poll情景描述

以按键驱动为例进行说明,用阻塞的方式打开按键驱动文件/dev/buttons,应用程序使用read()函数来读取按键的键值。这样做的效果是:如果有按键按下了,调用该read()函数的进程,就成功读取到数据,应用程序得到继续执行;倘若没有按键按下,则要一直处于休眠状态,等待这有按键按下这样的事件发生。

这种功能在一些场合是适用的,但是并不能满足我们所有的需要,有时我们需要一个时间节点。倘若没有按键按下,那么超过多少时间之后,也要返回超时错误信息,进程能够继续得到执行,而不是没有按键按下,就永远休眠。这种例子其实还有很多,比方说两人相亲,男方等待女方给个确定相处的信,男方不可能因为女方不给信,就永远等待下去,双方需要一个时间节点。这个时间节点,就是说超过这个时间之后,不能再等了,程序还要继续运行,需要采取其他的行动来解决问题。

example:

单片机编程,等待IIC设备一个事件的发生,如果在允许的时间内发生了就返回1(SUCCESS),否则返回0(ERROR)。

uint8_t I2C_WaitForEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT,int32_t delay)
{ while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT) && (delay-- > )); if(delay < ){
return ;
} return ;
}

此段函数代码可以这样来调用,如下:

int8_t I2C_EE_PageWrite(u8* pBuffer, u16 WriteAddr, u8 NumByteToWrite)
{
.............
if(I2C_WaitForEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED, ) != ){
return -;
}
............
}

这个例子是STM32单片机写i2cflash--AT24C02,可见上述的页写函数调用的等待字节传输完成函数(I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)

,如果在限定的时间内(CPU将100000减到0),还没有成功写入,那么就将返回超时错误,页写函数也会返回写入失败的错误信息。之后,任务重新得到了运行。

对于单片机这样通常单任务运行的状况,必须采取这样的措施。如果没有超时限制,那么程序将陷入死机,不能再继续运行。

2、linux应用程序poll的使用

对于类似的场景,linux系统使用poll功能来解决这样的问题。而且,与上述单片机等待方式不同,linux系统再调用poll()函数时候,如果没有发生需要的事件,那么进程进入休眠。如果在限定的时间内得到需要的事件,那么成功返回,如果没有则返回超时错误信息。

可见,等待期间将进程休眠,利用事件驱动来唤醒进程,将更能提高CPU的效率。下面,以一个应用例程来说明poll的应用程序使用方法:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <poll.h> int main(int argc, char **argv)
{
int i;
int ret;
int fd;
unsigned char keys_val;
struct pollfd fds[]; fd = open("/dev/buttons", ); // 打开设备
if (fd < ) {
printf("Can't open /dev/buttons\n");
return -;
} fds[].fd = fd;
fds[].events = POLLIN; while () {
ret = poll(fds,, );
if(ret == )
{
printf("time out!\n");
}
else
{
read(fd, &keys_val, sizeof(keys_val));
printf("keys_val = 0x%x\n",keys_val);
}
} close(fd);
return ;
}

例程实现的功能是这样的:用poll()函数监测按键按下的事件,如果按下了就将键值打印出来;如果超过5S,还没有按键按下,就打印出超时信息。

3、poll()函数

函数原型

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout)

输入参数

fds         可以传递多个结构体,也就是说可以监测多个驱动设备所产生的事件,只要有一个产生了请求事件,就能立即返回

    struct pollfd {
          int fd;                  /* 文件描述符 */
          short events;        /* 请求的事件类型,监视驱动文件的事件掩码 */
          short revents;       /* 驱动文件实际返回的事件 */
    } ;

nfds       监测驱动文件的个数

timeout  超时时间,单位为ms

事件类型events 可以为下列值:

POLLIN           有数据可读
POLLRDNORM 有普通数据可读,等效与POLLIN
POLLPRI         有紧迫数据可读
POLLOUT        写数据不会导致阻塞
POLLER          指定的文件描述符发生错误
POLLHUP        指定的文件描述符挂起事件
POLLNVAL      无效的请求,打不开指定的文件描述符

返回值

有事件发生        返回revents域不为0的文件描述符个数(也就是说事件发生,或者错误报告)

超时                返回0;

失败            返回-1,并设置errno为错误类型

二、驱动实现方法

/* 定义一个等待队列,这个等待队列实际上是由中断驱动的,当中断发生时,会令挂接到这个等待队列的休眠进程唤醒 */
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); static unsigned drivers_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
unsigned int mask = ;
poll_wait(file, &button_waitq, wait); /* 将进程挂接到button_waitq等待队列下 */

/* 根据实际情况,标记事件类型 */
if (ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

/* 如果mask为0,那么证明没有请求事件发生;如果非零说明有时间发生 */
return mask;
}

上述代码展示了一个poll()函数功能,具体对应的底层驱动实现细节。利用这样的框架,我们可以写出类似驱动的poll功能。但是,这个框架很难理解,不知道为什么这样编写?为此,我们需要了解linux系统poll功能实现的机制。

三、linux内核poll实现机制

从应用程序调用poll()函数开始,一直到调用drivers_poll函数,期间的过程很复杂,捡主要的内容列出来:

app: poll
|
drv:sys_poll
|
— do_sys_poll(struct pollfd __user * ufds, unsigned int nfds, struct timespec * end_time)
|
- poll_initwait(&table); > 实际效果:令函数指针 table.pt.qproc = __pollwait,这个函数指针最终会传递给poll_wait函数调用中的wait->qproc
|
- do_poll(nfds, head, &table, end_time);
|
_ for ( ; ; )
{
for (; pfd != pfd_end; pfd++) { /* 可以监测多个驱动设备所产生的事件 */
if (do_pollfd(pfd, pt)) {
|
_ mask = file->f_op->poll(file, pwait); > 实际效果:执行我们写的drivers_poll(file,pwait)
                                |
_ poll_wait(file, &button_waitq, wait); > 实际效果:执行__pollwait(file, &button_waitq, wait),也就是将
进程挂接到button_waitq等待队列下
|
— mask赋值 ; return mask; /* 返回事件类型 */
                         pollfd->revents = mask;    /* 将实际事件类型返回 */
count++; pt = NULL;
}
}
if (count || timed_out) /* 如果有事件发生,或者超时,则跳出poll */
break;
if (!poll_schedule_timeout(wait, TASK_INTERRUPTIBLE, to, slack)) /* 如果没有事件发生,那么陷入休眠状态 */
timed_out = ;
}

由此可见,我们的drivers_poll()函数,是系统在执行sys_poll()过程中的一个调用,调用的目的是“将进程挂接到等待队列下”和“返回事件类型mask”。当已经发生了请求事件,那么通过标记mask非0,if (do_pollfd(pfd, pt))判断为真,令count++,从而可以直接令poll()函数成功返回。如果还没有发生请求的事件,那么mask被标记为0,进程将通过函数poll_schedule_timeout()陷入休眠状态。一旦发生了请求的事件,因为之前已经将进程挂接到等待队列下,所以进程将被唤醒,重新执行drivers_poll(),而显然此时能够成功返回。

备注:分析的源码版本为linux-2.6.30.4。

参考资料:韦东山linux教学视频

linux poll函数

linux驱动编写之poll机制的更多相关文章

  1. 字符设备驱动(六)按键poll机制

    title: 字符设备驱动(六)按键poll机制 tags: linux date: 2018-11-23 18:57:40 toc: true --- 字符设备驱动(六)按键poll机制 引入 在字 ...

  2. Linux 驱动——Button驱动3(poll机制)

    button_drv.c驱动文件: #include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/f ...

  3. 入门级的按键驱动——按键驱动笔记之poll机制-异步通知-同步互斥阻塞-定时器防抖

    文章对应视频的第12课,第5.6.7.8节. 在这之前还有查询方式的驱动编写,中断方式的驱动编写,这篇文章中暂时没有这些类容.但这篇文章是以这些为基础写的,前面的内容有空补上. 按键驱动——按下按键, ...

  4. linux驱动编写(Kconfig文件和Makefile文件)

    在Linux编写驱动的过程中,有两个文件是我们必须要了解和知晓的.这其中,一个是Kconfig文件,另外一个是Makefile文件.如果大家比较熟悉的话,那么肯定对内核编译需要的.config文件不陌 ...

  5. Ubuntu 16.04下Linux驱动编写第一步

    源码环境的搭建 Install源码 >sudo apt-cache search linux-source linux-source - Linux kernel source with Ubu ...

  6. Linux驱动编写(块设备驱动代码)

    [ 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途.  联系信箱:feixiaoxing @163.com] 按照ldd的说法,linux的设备驱动包括了char,block,net三种设备.char设备 ...

  7. linux驱动编写之进程独占驱动

    一.描述 嵌入式开发系统中,有各种硬件资源,而有些硬件资源使用时候是需要进程独占的.也就是说,同一时刻只有一个进程允许使用这个硬件资源,其他的进程只能放弃执行或者挂起等待.在设计其对应驱动的时候,就需 ...

  8. linux驱动编写之中断处理

    一.中断 1.概念 学过单片机的应该非常清楚中断的概念,也就是CPU在正常执行程序过程中,出现了突发事件(中断事件),于是CPU暂停当前程序的执行,转去处理突发事件.处理完毕后,CPU又返回被中断的程 ...

  9. Linux驱动开发5——同步机制

    上一章讲到了并发,指的是多个进程同时存取临界区资源的处理机制.这一章讲的同步机制,讲的是多个进程之间协同工作的处理机制,如临界区数据还没有准备好,A进程负责准备数据,B进程等待A进程完成之后读取数据. ...

随机推荐

  1. AWS专线服务总结和疑问

    1.AWS专线服务的入口, 从介绍页上可以看到,有如下功能: (1)专线可以连接AWS云主机和传统的数据中心或者分支机构. (2)专线可以连接AWS云主机和托管区的主机. 连接要素: (1)需要使用V ...

  2. JMeter 配置元件之HTTP Cookie Manager 介绍

    配置元件之HTTP Cookie Manager 介绍   by:授客 QQ:1033553122 测试环境 apache-jmeter-2.13 1.   Cookie管理器介绍 Cookie Ma ...

  3. Glass Dragon

    3 minutes by 3Delight 11.0.148

  4. ReactNative调研结果

    React Native相关调研总结 一.概要 React Native - 使用React开发世界一流的原生应用: 使用JavaScript和React(对JS有一定扩展)作为开发语言: React ...

  5. java StringBuffer读写文件

    java StringBuffer读写文件 StringBuffer的优势 较String:String每更新一次就会new一个新的对象出来,更新次数上去之后,内存开销太大.而StringBuffer ...

  6. Android权限之动态权限

    安卓系统的权限管理机制从API 23 (也就是Android 6.0 又叫做 Android M,)之后发生了比较大的改变,在一些比较危险的权限上要求必须申请动态权限,即使你在AndroidMainf ...

  7. 洗礼灵魂,修炼python(91)-- 知识拾遗篇 —— pymysql模块之python操作mysql增删改查

    首先你得学会基本的mysql操作语句:mysql学习 其次,python要想操作mysql,靠python的内置模块是不行的,而如果通过os模块调用cmd命令虽然原理上是可以的,但是还是不太方便,那么 ...

  8. 自动化测试的Selenium的python版安装与使用

    Selenium是专做网页自动化测试的,即web drive,通过百度Selenium就能找到Selenium的官网 由图可见,selenium支持相当多的编程语言进行网页自动化测试,这里我们使用py ...

  9. 使用SQL Developer生成Oracle数据库的关系模型(ER图)

    客户要一张数据库的关系模型图,于是用SQL Developer来做. 一.SQL Developer版本 我在官网下载的最新版本(现在已经到了18.1,Oracle更新的太勤快): 2.如下图所示选择 ...

  10. gif软件(ShareX)

    介绍 官网:https://getsharex.com/ 开源,免费的一款软件,录制GIF功能简单,按下快捷键,选取指定的区域即可进行录制,录制完成后的文件默认存放在个人文件夹,整个过程几乎几打断你的 ...