Linux版本號4.1.15? ?芯片I.MX6ULL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 大叔學(xué)Linux? ? 品人間百味? 思文短情長?

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? ? ? ? 在正式開始今天的筆記之前談一下工作中遇見的一個問題。

? ? ? ? 本篇筆記主要學(xué)習(xí)Linux 阻塞和非阻塞 IO 實驗，主要包括阻塞和非阻塞簡介、等待隊列、輪詢、poll操作、阻塞和非阻塞實驗。其中重點內(nèi)容為阻塞和非阻塞實驗。

? ? ? ? 本筆記的思維導(dǎo)圖如下：

一、阻塞和非阻塞IO

1.阻塞和非阻塞簡介

? ? ? ? 1）阻塞

1 int fd;
2 int data = 0;
3 4
fd = open("/dev/xxx_dev", O_RDWR); /* 阻塞方式打開 */
5 ret = read(fd, &data, sizeof(data)); /* 讀取數(shù)據(jù) */

2)非阻塞

1 int fd;
2 int data = 0;
3 4
fd = open("/dev/xxx_dev", O_RDWR); /* 阻塞方式打開 */
5 ret = read(fd, &data, sizeof(data)); /* 讀取數(shù)據(jù) */

????????參數(shù)“O_NONBLOCK”，表示以非阻塞方式打開設(shè)備，這樣從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)的時候就是非阻塞方式的了。

2.等待隊列

? ? ? ? 1)等待隊列頭

????????等待隊列頭使用結(jié)構(gòu)體wait_queue_head_t 表示：

39 struct __wait_queue_head {
40 spinlock_t lock;
41 struct list_head task_list;
42 };
43 typedef struct __wait_queue_head wait_queue_head_t;

????????init_waitqueue_head 函數(shù)初始化等待隊列頭

void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t *q)//參數(shù) q 就是要初始化的等待隊列頭。

也可以使用宏 DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD 來一次性完成等待隊列頭的定義的初始化。

? ? ? ? 2）等待隊列項

結(jié)構(gòu)體 wait_queue_t 表示等待隊列項，結(jié)構(gòu)體內(nèi)容如下：

struct __wait_queue {
unsigned int flags;
void *private;
wait_queue_func_t func;
struct list_head task_list;
};
typedef struct __wait_queue wait_queue_t;

????????宏DECLARE_WAITQUEUE 就是給當(dāng)前正在運行的進程創(chuàng)建并初始化了一個等待隊列項。

DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)

????????name 就是等待隊列項的名字， tsk 表示這個等待隊列項屬于哪個任務(wù)(進程)，一般設(shè)置為
current ， 在 Linux 內(nèi) 核 中 current 相 當(dāng) 于 一 個 全 局 變 量 ， 表 示 當(dāng) 前 進 程 。

? ? ? ? 3）將隊列項添加/刪除隊列頭

????????只有添加到等待隊列頭中以后進程才能進入休眠態(tài)。等待隊列項添加 API 函數(shù)如下：

void add_wait_queue(wait_queue_head_t *q,
wait_queue_t *wait)

????????等待隊列項移除 API 函數(shù)如下：

void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *q,
wait_queue_t *wait)

? ? ? ? 4）等待喚醒

void wake_up(wait_queue_head_t *q)
void wake_up_interruptible(wait_queue_head_t *q)

? ? ? ?wake_up_interruptible 函數(shù)只能喚醒處于 TASK_INTERRUPTIBLE 狀態(tài)的進程。

5）等待事件

函數(shù)	描述
wait_event(wq, condition) ?	等待以 wq 為等待隊列頭的等待隊列被喚醒，前 提是 condition 條件必須滿足(為真)，否則一直阻 塞 。 此 函 數(shù) 會 將 進 程 設(shè) 置 為 TASK_UNINTERRUPTIBLE 狀態(tài) ?
wait_event_timeout(wq, condition, timeout)	功能和 wait_event 類似，但是此函數(shù)可以添加超 時時間，以 jiffies 為單位。此函數(shù)有返回值，如 果返回 0 的話表示超時時間到，而且 condition 為假。為 1 的話表示 condition 為真，也就是條 件滿足了。 ?
wait_event_interruptible(wq, condition)	與 wait_event 函數(shù)類似，但是此函數(shù)將進程設(shè)置 為 TASK_INTERRUPTIBLE，就是可以被信號打 斷。 ?
wait_event_interruptible_timeout(wq, condition, timeout) ?	與 wait_event_timeout 函數(shù)類似，此函數(shù)也將進 程設(shè)置為 TASK_INTERRUPTIBLE，可以被信號 打斷。 ?

3.輪詢【非阻塞】

? ? ? ? 1）select函數(shù)????????

int select(int nfds,
fd_set *readfds,
fd_set *writefds,
fd_set *exceptfds,
struct timeval *timeout)

? ? ? ? fd_set 類型變量的每一個位都代表了一個文件描述符。

void FD_ZERO(fd_set *set)
void FD_SET(int fd, fd_set *set)
void FD_CLR(int fd, fd_set *set)
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set)

? ? ? ? 2）poll函數(shù)

? ? ? ? 沒有最大文件描述符限制。

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

? ? ? ? 3）epoll函數(shù)

????????epoll 就是為處理大并發(fā)而準備的。

int epoll_create(int size)

返回值： epoll 句柄，如果為-1 的話表示創(chuàng)建失敗。

????????epoll_ctl 函數(shù)向其中添加要監(jiān)視的文件描述符以及監(jiān)視的事件， epoll_ctl 函數(shù)原型如下所示：

int epoll_ctl(int epfd,
int op,
int fd,
struct epoll_event *event)

epoll_wait 函數(shù)來等待事件的發(fā)生：

int epoll_wait(int epfd,
struct epoll_event *events,
int maxevents,
int timeout)

4.poll操作

poll 函數(shù)原型如下所示：

unsigned int (*poll) (struct file *filp, struct poll_table_struct *wait)

poll_wait 函數(shù)不會引起阻塞，只是將應(yīng)用程序添加到 poll_table 中， poll_wait 函數(shù)原型如下：

void poll_wait(struct file * filp, wait_queue_head_t * wait_address, poll_table *p)

????????參數(shù) wait_address 是要添加到 poll_table 中的等待隊列頭，參數(shù) p 就是 poll_table，就是
file_operations 中 poll 函數(shù)的 wait 參數(shù)。

二、總結(jié)

????????本篇筆記主要學(xué)習(xí)Linux 阻塞和非阻塞 IO 實驗，主要包括阻塞和非阻塞簡介、等待隊列、輪詢、poll操作。

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以下內(nèi)容將在下一篇筆記中進行學(xué)習(xí)：

二、阻塞IO實驗

1.硬件原理圖分析

2.實驗程序

3.運行測試

三、非阻塞IO實驗

1.硬件原理圖分析

2.實驗程序

3.運行測試

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本文為參考正點原子開發(fā)板配套教程整理而得，僅用于學(xué)習(xí)交流使用，不得用于商業(yè)用途。