Linux信号

Linux的异步通知是使用信号实现的。

信号：是在软甲层上对中断机制的一种模拟。设备就绪，驱动会主动通知应用程序

Linux中的信号：

kill -l

异步通知相关数据结构

structfasync_struct {
spinlock_t          fa_lock; 
int                magic; 
int                fa_fd; 
structfasync_struct *fa_next;
structfile         *fa_file;
structrcu_headfa_rcu;
};

file_operations 结构体中与异步通知相关的函数指针：

int (*fasync) (int fd, struct file *filp, int on);

一般在fasync函数中使用以下函数初始化异步通知struct fasync_struct结构体

intfasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fapp)

应用层异步通知代码示例

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>

#define MAX_LEN 100

voidinput_handler(int num)
{
char data[MAX_LEN];
int len;

/*  读取并输出 STDIN_FILENO 上的输入  */
  len = read(STDIN_FILENO, &data, MAX_LEN);
  data[len] = 0;
printf("input available:%s\n", data);
}

intmain(int argc, char **argv)
{
  `int oflags;

/*  启动信号驱动机制  */
    signal(SIGIO, input_handler);
    fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());
    oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
    fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC); /*  最后进入一个死循环，仅为保持进程不终止，如果程序中
  没有这个死循会立即执行完毕  */
while (1);
}

在用户处理设备释放的信号的必须关键步骤：

1、signal(SIGIO, input_handler);   //安装信号处理函数

2、fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());  //设置本进程为STDIN_FILENO文件的阿拥有者，没有这一步，内核不知道将信号发给哪个进程。

3、oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);
  fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);   //启用异步通知机制，必须对设备设置FASYNC标志。

驱动支持异步通知必须完成的工作

1、支持支持F_SETOWN命令，在这个命令处理中设置filp->f_owner为对应进程ID，此项已经由内核完成。
2、支持F_SETFL命令的处理， 当FASYNC标志改变， 驱动中国的fasybc()函数能够执行。
3、在设备资源可获得时，调用kill_fasync()函数激发相应的信号

驱动异步通知函数

intkill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)

参数：

• fp
  ：指向struct fasync_struct结构体的指针
• sig
  ：要发送的信号
• band
  ：POLL_IN表示有数据可读，POLL_OUT表示有数据可写

返回值：

• 成功返回0
• 失败返回-1

kill_fasync()函数的作用： 当设备资源可获取时，驱动程序调用kill_fasync()函数发送信号，通知应用程序设备资源可获取。

设备驱动fasync模板：

structfasync_struct *async_queue;

staticintxxx_fasync(int fd, struct file *filp, int mode)
{
structxxx_dev *dev = filp->private_data;
return fasync_helper(fd, filp, mode, &async_queue);
}

irqreturn_tirq_handler(int irq, void *dev_id)
{
// ... 处理硬件中断，获取数据 ...
if (async_queue)
        kill_fasync(&async_queue, SIGIO, POLL_IN); // POLL_IN 表示“有数据可读”
return IRQ_HANDLED;
}

设备资源可获取时，使用kil_fasync()函数发送SIGIO信号，可读kil_fasync()函数第三个参数设置为POLL_IN，可写kil_fasync()函数第三个参数设置为POLL_OUT

设备关闭realse函数调用设备驱动的fasync()函数将文件从异步通知列表中删除。

staticintxxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/*  将文件从异步通知列表中删除  */
   xxx_fasync(-1, filp, 0);
   ...
return0;
}