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Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)fsync機(jī)制實(shí)現(xiàn)圖解

在Linux內(nèi)核中的IO模型基本分為4類(lèi)：

1、同步阻塞I/O
2、同步非阻塞I/O
3、異步阻塞I/O
4、異步非阻塞I/O

同步：應(yīng)用顯式地通過(guò)函數(shù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，在此函數(shù)返回時(shí)就會(huì)得到結(jié)果（成功或失敗）。
異步：應(yīng)用會(huì)顯示地通過(guò)函數(shù)提出訪問(wèn)或關(guān)注申請(qǐng)。數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，硬件和驅(qū)動(dòng)會(huì)通知應(yīng)用，此時(shí)代碼一般不在讀寫(xiě)訪問(wèn)函數(shù)中，而是得到通知了再去有目的的訪問(wèn)數(shù)據(jù)。

阻塞：在等待數(shù)據(jù)的過(guò)程中會(huì)休眠在此處，而非阻塞即函數(shù)不休眠立即返回，可執(zhí)行接下來(lái)的代碼。

對(duì)于這4種機(jī)制，在《深入Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)核機(jī)制》中有講解，對(duì)于異步非阻塞I/O其實(shí)內(nèi)核提供了兩種實(shí)現(xiàn)一個(gè)是aio，另一個(gè)就是fasync。aio應(yīng)該算是一個(gè)比較新的框架，較為復(fù)雜，本人沒(méi)有深入的研究過(guò)，以后研究過(guò)后在寫(xiě)總結(jié)。對(duì)于fasync，《深入Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)核機(jī)制》中有詳細(xì)的講解以及實(shí)驗(yàn)，在看完了這知識(shí)以后，我像往常一樣，畫(huà)了一個(gè)框圖來(lái)梳理所有的代碼關(guān)聯(lián)。這個(gè)圖在兩個(gè)月前畫(huà)好的，由于我的寶寶及工作的關(guān)系就耽擱了發(fā)布。

(上面的圖片比較下，建議下載到本地打開(kāi))

要理解內(nèi)核的fasync機(jī)制，可以結(jié)合這個(gè)圖和《深入Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)核機(jī)制》中的講解。我根據(jù)這個(gè)流程圖，總結(jié)下我自己的認(rèn)識(shí)：
首先，fasync機(jī)制是通過(guò)內(nèi)核發(fā)送出的SIGIO信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)通知機(jī)制的，并不是通過(guò)休眠喚醒。
從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)用就必須做以下工作：
1、安裝SIGIO信號(hào)（信號(hào)例程處理內(nèi)核數(shù)據(jù)可訪問(wèn)的情況）
2、告訴內(nèi)核所需要通知的進(jìn)程ID
3、設(shè)置FASYNC標(biāo)志，內(nèi)核會(huì)通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)用fasync方法為以后的信號(hào)通知做準(zhǔn)備。

在應(yīng)用程序完成了相關(guān)設(shè)定后，就可以做別的事了，如果有任何問(wèn)題，內(nèi)核會(huì)通過(guò)SIGIO信號(hào)通知，應(yīng)用安裝的信號(hào)例程就會(huì)被調(diào)用。

而在內(nèi)核空間這端，相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序需要實(shí)現(xiàn)以下工作：
1、定義一個(gè)全局的struct fasync_struct指針；
2、實(shí)現(xiàn)file_operations中的fasync方法，基本就是調(diào)用內(nèi)核的輔助函數(shù)fasync_helper。
3、在驅(qū)動(dòng)某個(gè)可以獲知數(shù)據(jù)可訪問(wèn)信息的例程中調(diào)用kill_fasync函數(shù)。

通過(guò)以上內(nèi)核與應(yīng)用的配合，就可以方便的使用內(nèi)核異步通知機(jī)制。這種機(jī)制用起來(lái)簡(jiǎn)單，觀其機(jī)制，一開(kāi)始覺(jué)得挺復(fù)雜的，一旦深入將所有相關(guān)的結(jié)構(gòu)體和例程整理一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這個(gè)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)也很清楚明了。個(gè)人一直認(rèn)為對(duì)于內(nèi)核的學(xué)習(xí)，首先要理清構(gòu)架及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。而看別人的代碼分析能讓你適當(dāng)?shù)睦斫庀聵?gòu)架，最后關(guān)鍵在于自己RTFSC。所以我現(xiàn)在一般不再博文中分析代碼，而只說(shuō)構(gòu)架和圖解，代碼需要有興趣的朋友自己分析。

標(biāo)簽：六盤(pán)水三門(mén)峽茂名慶陽(yáng) 湘西衡陽(yáng) 仙桃衡陽(yáng)

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