本文主要介绍了Linux高级字符设备驱动 poll方法（select多路监控原理与实现）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1、什么是Poll方法,功能是什么?
2、Select系统调用(功能)
Select系统调用用于多路监控,当没有一个文件满足要求时,select将阻塞调用进程。
int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fe_set *exceptfds, const struct timeval *timeout)
Select系统调用(参数)
1）Maxfd:
文件描述符的范围,比待检测的最大文件描述符大1
2）Readfds:
被读监控的文件描述符集
3）Writefds:
被写监控的文件描述符集
4）Exceptfds:
被异常监控的文件描述符集;
5）Timeout:
定时器，Timeout取不同的值,该调用有不同的表现:
1>Timeout值为0,不管是否有文件满足要求,都立刻返回,无文件满足要求返回0,有文件满足要求返回一个正值。
2>Timeout为NULL,select将阻塞进程,直到某个文件满足要求
3>Timeout 值 为 正 整 数 , 就 是 等 待 的 最 长 时 间 , 即select在timeout时间内阻塞进程。
3、Select系统调用(返回值)
Select调用返回时,返回值有如下情况:
1）正常情况下返回满足要求的文件描述符个数;
2）经过了timeout等待后仍无文件满足要求,返回值为0;
3）如果select被某个信号中断,它将返回-1并设置errno为EINTR。
4）如果出错,返回-1并设置相应的errno。
4、Select系统调用(使用方法)
1）将要监控的文件添加到文件描述符集
2）调用Select开始监控
3）判断文件是否发生变化
系统提供了4个宏对描述符集进行操作:
#include <sys/select.h>
void FD_SET(int fd, fd_set *fdset)
void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)
void FD_ZERO(fd_set *fdset)
void FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset)
宏FD_SET将文件描述符fd添加到文件描述符集fdset中;
宏FD_CLR从文件描述符集fdset中清除文件描述符fd;
宏FD_ZERO清空文件描述符集fdset;
在调用select后使用FD_ISSET来检测文件描述符集fdset中的文件fd发生了变化。
FD_ZERO(&fds); //清空集合
FD_SET(fd1,&fds); //设置描述符
FD_SET(fd2,&fds); //设置描述符
maxfdp=fd1+1; //描述符最大值加1,假设fd1>fd2
switch(select(maxfdp,&fds,NULL,NULL,&timeout))
case -1: exit(-1);break; //select错误,退出程序
case 0:break;
default:
if(FD_ISSET(fd1,&fds)) //测试fd1是否可读
5、poll方法
应用程序常常使用select系统调用,它可能会阻塞进程。这个调用由驱动的 poll 方法实现,原型为:unsigned int (*poll)(struct file *filp,poll_table *wait)
Poll设备方法负责完成:
1）使用poll_wait将等待队列添加到poll_table中。
2）返回描述设备是否可读或可写的掩码。
位掩码
1>POLLIN 设备可读
2>POLLRDNORM数据可读
3>POLLOUT设备可写
4>POLLWRNORM数据可写
设备可读通常返回(POLLIN|POLLRDNORM )
设备可写通常返回(POLLOUT|POLLWRNORM )
6、范例
static unsigned int mem_poll(struct file *filp,poll_table *wait)
{
struct scull_pipe dev =filp->private_data;
unsigned int mask =0;
/ 把等待队列添加到poll_table */
poll_wait(filp,&dev->inq,wait);
/ 返回掩码/
if (有数据可读)
mask = POLLIN |POLLRDNORM;/ 设备可读/
return mask;
}
7、工作原理
Poll方法只是做一个登记,真正的阻塞发生在select.c 中的 do_select函数。
8、实例分析
1）poll型设备驱动memdev.h源码
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25#ifndef _MEMDEV_H_ #define _MEMDEV_H_ #ifndef MEMDEV_MAJOR #define MEMDEV_MAJOR 0 /*预设的mem的主设备号*/ #endif #ifndef MEMDEV_NR_DEVS #define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/ #endif #ifndef MEMDEV_SIZE #define MEMDEV_SIZE 4096 #endif /*mem设备描述结构体*/ struct mem_dev { char *data; unsigned long size; wait_queue_head_t inq; }; #endif /* _MEMDEV_H_ */
2）Poll型设备驱动memdev.c源码
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249#include <linux/module.h> #include <linux/types.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/sched.h> #include <linux/init.h> #include <linux/cdev.h> #include <asm/io.h> #include <asm/system.h> #include <asm/uaccess.h> #include <linux/poll.h> #include "memdev.h" static mem_major = MEMDEV_MAJOR; bool have_data = false; /*表明设备有足够数据可供读*/ module_param(mem_major, int, S_IRUGO); struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/ struct cdev cdev; /*文件打开函数*/ int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp) { struct mem_dev *dev; /*获取次设备号*/ int num = MINOR(inode->i_rdev); if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) return -ENODEV; dev = &mem_devp[num]; /*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/ filp->private_data = dev; return 0; } /*文件释放函数*/ int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } /*读函数*/ static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) { unsigned long p = *ppos; unsigned int count = size; int ret = 0; struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/ /*判断读位置是否有效*/ if (p >= MEMDEV_SIZE) return 0; if (count > MEMDEV_SIZE - p) count = MEMDEV_SIZE - p; while (!have_data) /* 没有数据可读，考虑为什么不用if，而用while */ { if (filp->f_flags & O_NONBLOCK) return -EAGAIN; wait_event_interruptible(dev->inq,have_data); } /*读数据到用户空间*/ if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count)) { ret = - EFAULT; } else { *ppos += count; ret = count; printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %dn", count, p); } have_data = false; /* 表明不再有数据可读 */ /* 唤醒写进程 */ return ret; } /*写函数*/ static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos) { unsigned long p = *ppos; unsigned int count = size; int ret = 0; struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/ /*分析和获取有效的写长度*/ if (p >= MEMDEV_SIZE) return 0; if (count > MEMDEV_SIZE - p) count = MEMDEV_SIZE - p; /*从用户空间写入数据*/ if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count)) ret = - EFAULT; else { *ppos += count; ret = count; printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %dn", count, p); } have_data = true; /* 有新的数据可读 */ /* 唤醒读进程 */ wake_up(&(dev->inq)); return ret; } /* seek文件定位函数 */ static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) { loff_t newpos; switch(whence) { case 0: /* SEEK_SET */ newpos = offset; break; case 1: /* SEEK_CUR */ newpos = filp->f_pos + offset; break; case 2: /* SEEK_END */ newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset; break; default: /* can‘t happen */ return -EINVAL; } if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE)) return -EINVAL; filp->f_pos = newpos; return newpos; } unsigned int mem_poll(struct file *filp, poll_table *wait) { struct mem_dev *dev = filp->private_data; unsigned int mask = 0; /*将等待队列添加到poll_table表中 */ poll_wait(filp, &dev->inq, wait); if (have_data) mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /* readable */ return mask; } /*文件操作结构体*/ static const struct file_operations mem_fops = { .owner = THIS_MODULE, .llseek = mem_llseek, .read = mem_read, .write = mem_write, .open = mem_open, .release = mem_release, .poll = mem_poll, }; /*设备驱动模块加载函数*/ static int memdev_init(void) { int result; int i; dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0); /* 静态申请设备号*/ if (mem_major) result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev"); else /* 动态分配设备号 */ { result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); mem_major = MAJOR(devno); } if (result < 0) return result; /*初始化cdev结构*/ cdev_init(&cdev, &mem_fops); cdev.owner = THIS_MODULE; cdev.ops = &mem_fops; /* 注册字符设备 */ cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS); /* 为设备描述结构分配内存*/ mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL); if (!mem_devp) /*申请失败*/ { result = - ENOMEM; goto fail_malloc; } memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev)); /*为设备分配内存*/ for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) { mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE; mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL); memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE); /*初始化等待队列*/ init_waitqueue_head(&(mem_devp[i].inq)); //init_waitqueue_head(&(mem_devp[i].outq)); } return 0; fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1); return result; } /*模块卸载函数*/ static void memdev_exit(void) { cdev_del(&cdev); /*注销设备*/ kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/ unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/ } MODULE_AUTHOR("David Xie"); MODULE_LICENSE("GPL"); module_init(memdev_init); module_exit(memdev_exit);
【文章福利】小编推荐自己的Linux内核技术交流群： 【977878001】整理一些个人觉得比较好得学习书籍、视频资料！进群私聊管理领取 内核资料包（含视频教程、电子书、实战项目及代码）
3）测试程序app-read.c源码
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48#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/select.h> #include <sys/time.h> #include <errno.h> int main() { int fd; fd_set rds; //声明描述符集合 int ret; char Buf[128]; /*初始化Buf*/ strcpy(Buf,"memdev is char dev!"); printf("BUF: %sn",Buf); /*打开设备文件*/ fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR); FD_ZERO(&rds); //清空描述符集合 FD_SET(fd, &rds); //设置描述符集合 /*清除Buf*/ strcpy(Buf,"Buf is NULL!"); printf("Read BUF1: %sn",Buf); ret = select(fd + 1, &rds, NULL, NULL, NULL);//调用select（）监控函数 if (ret < 0) { printf("select error!n"); exit(1); } if (FD_ISSET(fd, &rds)) //测试fd1是否可读 read(fd, Buf, sizeof(Buf)); /*检测结果*/ printf("Read BUF2: %sn",Buf); close(fd); return 0; }
以上是关于Linux高级字符设备驱动 poll方法（select多路监控原理与实现）的主要内容
最后
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