驱动学习（十）poll机制

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驱动学习（十）poll机制
- 1. io多路复用思想：
- 2. 驱动如何实现poll机制呢？
- 3.测试

1. io多路复用思想：

1 构建一张文件描述符集合表 fd_set stfdr;//1024bit1024Bit用来存放1024个文件描述符对应的IO通道上是否有数据？有数据，该位为1；无数据，该位为0。
2 select 用来监控指定范围的文件描述符上是否有数据发生？若有数据发生，select返回有数据发生的通道个数；同时将有数据发生的文件描述符对应的集合表相应BIT置为1，并将其他Bit置0（监控 置位）
3 对文件描述符集合表的置位结果做判断并响应FD_ISSET（i,&stfdr）

2. 驱动如何实现poll机制呢？

应用层： fd=open("/dev/设备文件名",)selectread/write

驱动层：需要实现对应的Poll函数
1 将监控文件描述符的进程放入监控队列中poll_wait(pFile,&q,ptable)ptable:轮询表（将当前操作文件描述符的进程加入到休眠等待队列中，将该队列加到ptable中）
2 系统对监控队列中的进程监控，若被监控的进程上的文件描述符对应的通道有IO数据发生，系统会将该进程激活-->return mask;mask:是用来描述操作是否可以立即无阻塞执行的位掩码是一个32bits的整数，它的每个bit都代表了设备的一种状态（每个bit位都可以用一个宏来表示）POLLIN:有数据可读POLLRDNORM:有普通数据可读POLLOUT:有数据可写POLLERR:指定文件描述符发生错误

3.测试

代码

###### poll.c#include <linux/module.h>           //模块驱动的头文件
#include <linux/cdev.h>             //设备信息描述的头文件
#include <linux/fs.h>               //静态申请设备号头文件
#include <linux/kdev_t.h>           //设备号用到的头文件和宏函数
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/device.h>
#include "common.h"
#include <linux/sched.h>
#include <linux/poll.h>#define BUF_SIZE 100int major = 0;                      //主设备号
int min = 0;                        //次设备号
int deviceNum = 0;                  //完整设备号
struct cdev* pCdev = NULL;          //描述设备信息的结构体
char *deviceName = "poll";//设备名
char buff[BUF_SIZE] = "chrdev-test-2022-7-14";
struct class *pClass = NULL;        //设备文件类指针
int devNum = 2;                    //设备文件数量
wait_queue_head_t q;                //定义休眠等待队列头
int con = 0;                        //休眠唤醒条件 1唤醒 0休眠
int charCount = 0;                  //实际写入字符数量
int testOpen(struct inode *pNode,struct file *pFile)
{printk("------into test open------\n");con = 0;printk("------leave test open------\n");return 0;
}
int testClose(struct inode *pNode,struct file *pFile)
{printk("------into test close------\n");printk("------leave test close------\n");return 0;
}
ssize_t testRead(struct file *pFile,char __user *buf,size_t count,loff_t *pOffset)
{int res = -1;printk("------into testRead------\n");if(charCount <= 0){if(pFile->f_flags&O_NONBLOCK){printk("O_NONBLOCK is setted\n");return -EAGAIN;}else{wait_event_interruptible(q,con);}}if(count > BUF_SIZE-1){count = BUF_SIZE - 1;}if(count > charCount){count = charCount;}res = copy_to_user(buf,buff,count);if(res){printk("copy_to_user error\n");return -EFAULT;}charCount -= count;printk("copy_to_user ok\n");printk("\t buff = %s\t\n",buff);printk("------leave testRead------\n");return count;
}ssize_t testWrite(struct file *pFile,const char __user *buf,size_t count,loff_t *pOffset)
{int res = -1;printk("------into testWrite------\n");con = 1;wake_up_interruptible(&q);if(count > BUF_SIZE-1){count = BUF_SIZE - 1;}res = copy_from_user(buff,buf,count);if(res){printk("copy_from_user error\n");return -EFAULT;}charCount = count;printk("copy_from_user ok\n");printk("\t buff = %s\t\n",buff);printk("------leave testWrite------\n");return count;
}long testIoctl(struct file *pFile,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{switch(cmd){case TEST_CMD:{printk("test cmd-------arg = %ld \n",arg);}break;case TEST_CMD1:{printk("test cmd1-------arg = %ld \n",arg);}break;case TEST_CMD2:{printk("test cmd2-------arg = %ld \n",arg);}break;default:printk("error cmd \n");}return 0;
}
unsigned int testPoll(struct file *pFile,struct poll_table_struct *ptable)
{unsigned int mask = 0;printk("into testpoll\n");poll_wait(pFile,&q,ptable);if(charCount > 0){printk("read mask id setted \n");mask = POLLIN|POLLRDNORM;}printk("leave testpoll \n");return mask;
}struct file_operations fp_arr =
{.owner = THIS_MODULE,.open = testOpen,.read = testRead,.write = testWrite,.release = testClose,.unlocked_ioctl = testIoctl,.poll = testPoll
};int driverr_init(void)               //模块初始化函数
{int res = 0;int i = 0;struct device *pDevTmp = NULL;printk("*********into driver init\n");//动态申请设备号res = alloc_chrdev_region(&deviceNum,min,devNum,deviceName);if(res){printk("alloc_chrdev_region error\n");return res;}printk("alloc_chrdev_region OK!\n");printk("major = %d minor = %d \n",MAJOR(deviceNum),MINOR(deviceNum));major = MAJOR(deviceNum);//创建设备pCdev = cdev_alloc();if(NULL == pCdev){printk("cdev_alloc error\n");unregister_chrdev_region(deviceNum,devNum);return -1;}printk("cdev_alloc ok\n");//设备初始化cdev_init(pCdev,&fp_arr);printk("cdev_init ok\n");//设备与设备号关联res = cdev_add(pCdev,deviceNum,devNum);if(res){printk("cdev_add error\n");cdev_del(pCdev);}printk("cdev_add ok\n");//创建设备文件类pClass = class_create(THIS_MODULE,"poll");if(NULL == pClass){printk("class_create error\n");cdev_del(pCdev);}printk("class_create ok\n");//创建设备文件for(;i < devNum;i++){pDevTmp = device_create(pClass,NULL,MKDEV(major,i),NULL,"poll%d",i);if(IS_ERR(pDevTmp)){printk("device_create error\n");for(i = 0;i < devNum;i++){device_destroy(pClass,MKDEV(major,i));}class_destroy(pClass);return -2;}}printk("device_create ok\n");//初始化休眠等待队列init_waitqueue_head(&q);printk("init_waitqueue_head ok\n");printk("*********leave driver init\n");return 0;
}void driver_clear(void)             //模块清除函数
{int i = 0;printk("*********into driver clear\n");for(;i < devNum; i++){device_destroy(pClass,MKDEV(major,i));}class_destroy(pClass);cdev_del(pCdev);unregister_chrdev_region(deviceNum,devNum);printk("*********leave driver clear\n");
}module_init(driverr_init);           //模块加载函数
module_exit(driver_clear);          //模块卸载函数MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("cfy");
MODULE_ALIAS("liangzai");
MODULE_DESCRIPTION("2022-7-14");

##### test.c#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>#define BUF_SIZE 100int main()
{int fd = open("/dev/poll0",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open poll0 err\n");return -1;}printf("open poll0 ok\n");fd_set stfdr;char buf[BUF_SIZE] = {0};int res = -1;while(1){FD_ZERO(&stfdr);FD_SET(fd,&stfdr);res = select(fd+1,&stfdr,NULL,NULL,NULL);if(res <= 0){continue;}if(FD_ISSET(fd,&stfdr)){//测试读bzero(buf,sizeof(buf));read(fd,buf,BUF_SIZE-1);printf("read data:%s\n",buf);}}close(fd);return 0;}

##### test1.c#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>#define BUF_SIZE 100int main()
{int fd = open("/dev/poll0",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open poll0 err\n");return -1;}printf("open poll0 ok\n");char buf[BUF_SIZE] = {0};while(1){//测试写printf(">> input:");bzero(buf,sizeof(buf));scanf("%s",buf);write(fd,buf,sizeof(buf));}close(fd);return 0;}

现象

安装驱动模块，运行测试程序，此时test未读到数据，说明驱动中MASK的值不是POLLIN或者POLLRDNORM

在test1中写入数据，可以看到test读到了数据

结论

poll机制测试成功，虽然没有看到read不是无脑阻塞，而是因为select通过驱动的poll收到了POLLIN或者是POLLRDNORM而调用的read，emmm，没问题！

在测试的过程中突然想到就一个设备文件，为什么要使用select呢？不如直接阻塞啊，阻塞还能让进程放弃cpu的资源呢，select遍历加轮询不是占用资源嘛，还是有点尬的，这是个测试，只是打开了一个设备文件，调用了多个驱动后就有意义了啊！

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