Linux内核驱动fsync机制实现图解

   在Linux内核中的IO模型基本分为4类:

  1、同步阻塞I/O

  2、同步非阻塞I/O

  3、异步阻塞I/O

  4、异步非阻塞I/O

  同步:应用显式地通过函数访问数据,在此函数返回时就会得到结果(成功或失败)。

  异步:应用会显示地通过函数提出访问或关注申请。数据到达时,硬件和驱动会通知应用,此时代码一般不在读写访问函数中,而是得到通知了再去有目的的访问数据。

  阻塞:在等待数据的过程中会休眠在此处,而非阻塞即函数不休眠立即返回,可执行接下来的代码。

  对于这4种机制,在《深入Linux设备驱动程序内核机制》中有讲解,对于异步非阻塞I/O其实内核提供了两种实现一个是aio,另一个就是fasync。aio应该算是一个比较新的框架,较为复杂,本人没有深入的研究过,以后研究过后在写总结。对于fasync,《深入Linux设备驱动程序内核机制》中有详细的讲解以及实验,在看完了这知识以后,我像往常一样,画了一个框图来梳理所有的代码关联。这个图在两个月前画好的,由于我的宝宝及工作的关系就耽搁了发布。


  (上面的图片比较下, 建议下载到本地打开)

  要理解内核的fasync机制,可以结合这个图和《深入Linux设备驱动程序内核机制》中的讲解。我根据这个流程图,总结下我自己的认识:

  首先,fasync机制是通过内核发送出的SIGIO信号来实现通知机制的,并不是通过休眠唤醒。

  从这个角度来说,应用就必须做以下工作:

  1、安装SIGIO信号(信号例程处理内核数据可访问的情况)

  2、告诉内核所需要通知的进程ID

  3、设置FASYNC标志,内核会通过驱动调用fasync方法为以后的信号通知做准备。

  在应用程序完成了相关设定后,就可以做别的事了,如果有任何问题,内核会通过SIGIO信号通知,应用安装的信号例程就会被调用。

  而在内核空间这端,相关的驱动程序需要实现以下工作:

  1、定义一个全局的struct fasync_struct指针;

  2、实现file_operations中的fasync方法,基本就是调用内核的辅助函数fasync_helper。

  3、在驱动某个可以获知数据可访问信息的例程中调用kill_fasync函数。

  通过以上内核与应用的配合,就可以方便的使用内核异步通知机制。这种机制用起来简单,观其机制,一开始觉得挺复杂的,一旦深入将所有相关的结构体和例程整理一下就会发现,其实这个机制的实现也很清楚明了。个人一直认为对于内核的学习,首先要理清构架及数据结构间的关系。而看别人的代码分析能让你适当的理解下构架,最后关键在于自己RTFSC。所以我现在一般不再博文中分析代码,而只说构架和图解,代码需要有兴趣的朋友自己分析。

时间: 2024-10-07 11:03:24

Linux内核驱动fsync机制实现图解的相关文章

大话Linux内核中锁机制之RCU、大内核锁

大话Linux内核中锁机制之RCU.大内核锁 在上篇博文中笔者分析了关于完成量和互斥量的使用以及一些经典的问题,下面笔者将在本篇博文中重点分析有关RCU机制的相关内容以及介绍目前已被淘汰出内核的大内核锁(BKL).文章的最后对<大话Linux内核中锁机制>系列博文进行了总结,并提出关于目前Linux内核中提供的锁机制的一些基本使用观点. 十.RCU机制 本节将讨论另一种重要锁机制:RCU锁机制.首先我们从概念上理解下什么叫RCU,其中读(Read):读者不需要获得任何锁就可访问RCU保护的临界

Linux内核抢占实现机制分析【转】

Linux内核抢占实现机制分析  转自:http://blog.chinaunix.net/uid-24227137-id-3050754.html [摘要]本文详解了Linux内核抢占实现机制.首先介绍了内核抢占和用户抢占的概念和区别,接着分析了不可抢占内核的特点及实时系统中实现内核抢占的必要性.然后分析了禁止内核抢占的情况和内核抢占的时机,最后介绍了实现抢占内核所做的改动以及何时需要重新调度.   [关键字]内核抢占,用户抢占,中断, 实时性,自旋锁,抢占时机,调度时机,schedule,p

大话Linux内核中锁机制之原子操作、自旋锁【转】

转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6d7fa49b01014q7p.html 多人会问这样的问题,Linux内核中提供了各式各样的同步锁机制到底有何作用?追根到底其实是由于操作系统中存在多进程对共享资源的并发访问,从而引起了进程间的竞态.这其中包括了我们所熟知的SMP系统,多核间的相互竞争资源,单CPU之间的相互竞争,中断和进程间的相互抢占等诸多问题. 通常情况下,如图1所示,对于一段程序,我们的理想是总是美好的,希望它能够这样执行:进程1先对临界区完成操作,然

大话Linux内核中锁机制之原子操作、自旋锁

转至:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6d7fa49b01014q7p.html 很多人会问这样的问题,Linux内核中提供了各式各样的同步锁机制到底有何作用?追根到底其实是由于操作系统中存在多进程对共享资源的并发访问,从而引起了进程间的竞态.这其中包括了我们所熟知的SMP系统,多核间的相互竞争资源,单CPU之间的相互竞争,中断和进程间的相互抢占等诸多问题. 通常情况下,如图1所示,对于一段程序,我们的理想是总是美好的,希望它能够这样执行:进程1先对临界区完成操作,

大话Linux内核中锁机制之内存屏障、读写自旋锁及顺序锁

大话Linux内核中锁机制之内存屏障.读写自旋锁及顺序锁     在上一篇博文中笔者讨论了关于原子操作和自旋锁的相关内容,本篇博文将继续锁机制的讨论,包括内存屏障.读写自旋锁以及顺序锁的相关内容.下面首先讨论内存屏障的相关内容. 三.内存屏障 不知读者是是否记得在笔者讨论自旋锁的禁止或使能的时候,提到过一个内存屏障函数.OK,接下来,笔者将讨论内存屏障的具体细节内容.我们首先来看下它的概念,Memory Barrier是指编译器和处理器对代码进行优化(对读写指令进行重新排序)后,导致对内存的写入

大话Linux内核中锁机制之信号量、读写信号量

大话Linux内核中锁机制之信号量.读写信号量 在上一篇博文中笔者分析了关于内存屏障.读写自旋锁以及顺序锁的相关内容,本篇博文将着重讨论有关信号量.读写信号量的内容.  六.信号量 关于信号量的内容,实际上它是与自旋锁类似的概念,只有得到信号量的进程才能执行临界区的代码:不同的是获取不到信号量时,进程不会原地打转而是进入休眠等待状态.它的定义是include\linux\semaphore.h文件中,结构体如图6.1所示.其中的count变量是计数作用,通过使用lock变量实现对count变量的

大话Linux内核中锁机制之完成量、互斥量

大话Linux内核中锁机制之完成量.互斥量 在上一篇博文中笔者分析了关于信号量.读写信号量的使用及源码实现,接下来本篇博文将讨论有关完成量和互斥量的使用和一些经典问题.  八.完成量 下面讨论完成量的内容,首先需明确完成量表示为一个执行单元需要等待另一个执行单元完成某事后方可执行,它是一种轻量级机制.事实上,它即是为了完成进程间的同步而设计的,故而仅仅提供了代替同步信号量的一种解决方法,初值被初始化为0.它在include\linux\completion.h定义. 如图8.1所示,对于执行单元

Linux内核死锁检测机制【转】

转自:http://www.oenhan.com/kernel-deadlock-check 死锁就是多个进程(线程)因为等待别的进程已占有的自己所需要的资源而陷入阻塞的一种状态,死锁状态一旦形成,进程本身是解决不了的,需要外在的推动,才能解决,最重要的是死锁不仅仅影响进程业务,而且还会占用系统资源,影响其他进程.所以内核中设计了内核死锁检测机制,一旦发现死锁进程,就重启OS,快刀斩乱麻解决问题.之所以使用重启招数,还是在于分布式系统中可以容忍单点崩溃,不能容忍单点进程计算异常,否则进行死锁检测

linux内核驱动-内核初涉

  一.为什么要学习内核? 有些人要学习内核,而有些人则可以不学习它.你如果以后要从事系统研发或驱动开发的话,就要学习内核. 刚刚接触内核,主要学习内核的接口函数.不要深入的去读内核,因为你读也读不懂,内核代码庞大如野兽一般不可驾驭. 学习内核主要掌握层次学习法,即从头开始学习,一环紧扣一环. 内核学习的四步学习法:1.核心理论学习-概念与函数原型2.范例程序分析3.思维导图设计4.亲自编写代码 二.linux内核简介 1.linux体系结构 分为两部分:用户空间和内核空间 2.linux为什么