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Linux_Scull/higher_scull/README.md
2017-04-14 12:11:24 +08:00

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关于IO的高级话题

阻塞型IO --休眠

让一个进程进入休眠状态是很容易的,但是我们必须考虑如何不让他“一睡不醒”。其中有几个重要的规则我们必须遵守。

1.永远不要在原子的上下文中进入睡眠。尤其驱动程序不能在拥有自旋锁seqlock或者RCU锁时休眠。如果我们已经禁止中断也不能使休眠。所以休眠的信号量必须很小。

2.当我们被唤醒时,我们不能对睡眠时间作任何的假设,因此必须检查确保我们等待的条件为真。

3.除非我们知道其他人会在某一个地方唤醒我门,否则进程不能进入休眠状态。

休眠的几个内核函数接口:

“include/linux/wait.h”

等待队列:
struct __wait_queue {
	unsigned int		flags;
	void			*private;
	wait_queue_func_t	func;
	struct list_head	task_list;
};

   
/**
 * wait_event - sleep until a condition gets true
 * @wq: the waitqueue to wait on
 * @condition: a C expression for the event to wait for
 *
 * The process is put to sleep (TASK_UNINTERRUPTIBLE) until the
 * @condition evaluates to true. The @condition is checked each time
 * the waitqueue @wq is woken up.
 *
 * wake_up() has to be called after changing any variable that could
 * change the result of the wait condition.
 */
 
#define wait_event(wq, condition)					\
do {									\
	might_sleep();							\
	if (condition)							\
		break;							\
	__wait_event(wq, condition);					\
} while (0)

简单来说使用这个函数,我们就会被置于非中断休眠,屏蔽中断的休眠方式,还有非屏蔽中断休眠,它可以被某个信号中断。我们这里就写这一个例子。

wake_up 唤醒操作
#define wake_up(x)			__wake_up(x, TASK_NORMAL, 1, NULL)
void __wake_up(wait_queue_head_t *q, unsigned int mode, int nr, void *key;

在CODE中有一个SLEEP 的模块,具有一个简单的行为设备:任何试图从该设备上读取的进程均被放置到休眠态,只要某个进程向该设备写入,所有的休眠进程就会被唤醒。./code/sleepy.c

效果如下:

我们加载完成小模块后对它进行一个读行为cat ,一个写行为 ls > 重定向。

友情提示这里光加载模块是不够的需要使用mknod 命令创建设备,不清楚的读者可以参考前文:

还是帮助下大家:

 insmod sleepy.ko
 mknod /dev/sleepy c 247 0

ss

ss

读取的进程被睡眠,写的进程被读取。

阻塞和非阻塞操作

一般情况下如果我们需要设置非阻塞操作直接可以设置set_noblock 标志关键字。其实内核的处理是非常简单而且直接的, 检查是否设置非阻塞标志如果没有设置就调用wait_sleep睡眠设置了做好处理直接返回非阻塞并没有什么厉害的。

我们来讨论缓冲区在阻塞中的使用大多数情况下而言实现缓冲区可以提高性能减少了上下文的切换和用户调用的次数。仅此而已关键标志O_NONBLOCK.

在高级的字符驱动设备中我们的scullpipe驱动程序阻塞在我们的read调用的进程在数据到达时被唤醒通常硬件会发出一个中断来处理然后作为中断处理的一部分驱动程序会唤醒等待进程。我们选择另一个进程来产生数据并唤醒读取进程读取进程用来唤醒等待缓冲区空间可用的写入进程。

我们在read_p 中添加了阻塞相关的内容书P155.

进程如何休眠?

1.初始化一个wait_queue_t 的等待队列。

2.设置进程状态,设置休眠状态。

3.放弃处理器在这之前我们必须要检查是否满足唤醒条件不然会丧失最后唤醒的机会永远睡眠下去。即使唤醒发生在这里两个操作中间休眠会把进程修改成RUNING状态schedule()会立即返回。

测试SCULLPIPE 程序

我们向设备读取文件,然后肯定会阻塞,然后我们在另一个进程中读取文件,可以看到之前睡眠的读取进程被唤醒,读取成功。 我们用cat读取 用cp 写入

ss

读取完成。 ss