非阻塞I/O和阻塞I/O
1.简介
等待队列实现在事件上的条件等待:希望等待特定事件的进程把自己放进合适的等待队列,并放弃控制权。可用于:
- 中断处理
- 进程同步
- 定时
2.等待队列头数据结构
1 typedef struct _wait_queue_head{
2 spinlock_t lock;
3 struct list_head task_list;
4 } wait_queue_head_t;
3.进程状态
- TASK_TUNNING:可运行状态
- TASK_INTERRUPTIBLE:可中断睡眠状态
- TASK_UNINTERRUPTIBLE:不可中断睡眠
- TASK_ZOMBLE:僵尸状态:表示进程结束且已释放资源,但task_struct仍未释放
- TASK_STOPPED:暂停状态。处于该状态的进程通过其他进程的信号才能被唤醒
4.独占等待
当wake_up被在一个等待队列上调用时,它在唤醒一个有WQ_FLAG_EXCLUSIVE标志的进程后停止唤醒,但内核仍然每次唤醒所有的非独占等待
使一个进程进入独占等待,调用如下函数
void prepare_to_wait_exclusive(wait_queue_head_t *queue, wait_queue_t *wait, int state)
5.等待队列相关API
- DECLARE_WIT_QUEUE_HEAD(name):定义一个等待队列头,名字为name,类型wait_queue_head_t
- init_waitqueue_head(q):动态初始化一个等待队列头
- wait_event(wq, condition):在等待队列中睡眠,直到condition为真,等待期间,进程状态被设置为TASK_UNINTERRUPTIBLE
- wait_event_interruptible(wq, condition):同上,等待期间,进程状态被设置为TASK_INSTERRUPTIBLE,若被信号唤醒,则返回-ERESTARTSYS错误码,否则返回0
- wait_event_timeout(wq, condition, timeout):类似wait_event,当超过timeout时间后,返回0
- wait_event_interruptible(wq, condition, timeout):同上,若在睡眠期间被信号打断,则返回-ERESTARTSYS错误码
- wake_up(x):唤醒等待队列,x为要唤醒的队列头指针
- wake_up_interruptible(x):唯一区别是只能唤醒TASK_INTERRUPTIBLE状态的进程
- wake_up_interruptible_all(x):
- wake_up_all(x):唤醒所有进程,不管是否进行独占等待
- wake_up_nr(x, nr):唤醒等待队列上的nr个独占进程,和wake_up_all的区别在于这个宏可能唤醒nr个独占等待进程,而wake_up_all只能唤醒一个独占等待进程
6.阻塞概念:
- 阻塞:指在执行设备操作时若不能获得资源则挂起操作,知道满足可操作的条件后再进行
- 非阻塞:进程在不能进行设备操作时并不挂起,它或者放弃,或者不停的查询,直到可以进行操作
7.在设备驱动中实现阻塞功能:
- wait_queue_head_t myqueue:定义等待队列头
- init_waitqueue_head(&my_queue):初始化队列头
- add_wait_queue:添加等待队列
- remove_wait_queue:删除等待队列
- 等待事件:
* wait_event
* wait_event_interruptible
* wait_event_timeout
* wait_event_interrruptible_timeout
- 唤醒事件
* wake_up
* wake_up_interruptible
- 把进程在队列上休眠
* sleep_on
* interruptible_sleep_on
8.使用非阻塞I/O的应用程序通常会使用select()和poll()系统调用查询是否可对设备进行无阻塞访问。select和poll系统调用最终会引发设备驱动中的poll函数被执行
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