編寫兩個用戶態的程序來測試,第一個用於阻塞地讀/dev/globalvar,另一個用於寫/dev/globalvar。只有當後一個對/dev/globalvar進行了輸入之後,前者的read才能返回。 讀的程序為:
#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>main(){ int fd, num; fd = open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR S_IWUSR); if (fd != - 1) { while (1) { read(fd, &num, sizeof(int)); //程序將阻塞在此語句,除非有針對globalvar的輸入 printf("The globalvar is %d\n", num); //如果輸入是0,則退出 if (num == 0) { close(fd); break; } } } else { printf("device open failure\n"); }}寫的程序為:
#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>main(){ int fd, num; fd = open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR S_IWUSR); if (fd != - 1) { while (1) { printf("Please input the globalvar:\n"); scanf("%d", &num); write(fd, &num, sizeof(int)); //如果輸入0,退出 if (num == 0) { close(fd); break; } } } else { printf("device open failure\n"); }}
打開兩個終端,分別運行上述兩個應用程序,發現當在第二個終端中沒有輸入數據時,第一個終端沒有輸出(阻塞),每當我們在第二個終端中給globalvar輸入一個值,第一個終端就會輸出這個值,如下圖:
第一個終端就會輸出這個值
關於上述例程,我們補充說一點,如果將驅動程序中的read函數改為:
static ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off){ //獲取信號量:可能阻塞 if (down_interruptible(&sem)) { return - ERESTARTSYS; } //等待數據可獲得:可能阻塞 if (wait_event_interruptible(outq, flag != 0)) { return - ERESTARTSYS; } flag = 0; //臨界資源訪問 if (copy_to_user(buf, &global_var, sizeof(int))) { up(&sem); return - EFAULT; } //釋放信號量 up(&sem); return sizeof(int);}
即交換wait_event_interruptible(outq, flag != 0)和down_interruptible(&sem)的順序,這個驅動程序將變得不可運行。實際上,當兩個可能要阻塞的事件同時出現時,即兩個wait_event或down擺在一起的時候,將變得非常危險,死鎖的可能性很大,這個時候我們要特別留意它們的出現順序。當然,我們應該盡可能地避免這種情況的發生!
+還有一個與設備阻塞與非阻塞訪問息息相關的論題,即select和poll,select和poll的本質一樣,前者在BSD Unix中引入,後者在System V中引入。poll和select用於查詢設備的狀態,以便用戶程序獲知是否能對設備進行非阻塞的訪問,它們都需要設備驅動程序中的poll函數支持。 驅動程序中poll函數中最主要用到的一個API是poll_wait,其原型如下: void poll_wait(struct file *filp, wait_queue_heat_t *queue, poll_table * wait); poll_wait函數所做的工作是把當前進程添加到wait參數指定的等待列表(poll_table)中。下面我們給globalvar的驅動添加一個poll函數: static unsigned int globalvar_poll(struct file *filp, poll_table *wait){ unsigned int mask = 0; poll_wait(filp, &outq, wait); //數據是否可獲得? if (flag != 0) { mask = POLLIN POLLRDNORM; //標示數據可獲得 } return mask;} 需要說明的是,poll_wait函數並不阻塞,程序中poll_wait(filp, &outq, wait)這句話的意思並不是說一直等待outq信號量可獲得,真正的阻塞動作是上層的select/poll函數中完成的。select/poll會在一個循環中對每個需要監聽的設備調用它們自己的poll支持函數以使得當前進程被加入各個設備的等待列表。若當前沒有任何被監聽的設備就緒,則內核進行調度(調用schedule)讓出cpu進入阻塞狀態,schedule返回時將再次循環檢測是否有操作可以進行,如此反復;否則,若有任意一個設備就緒,select/poll都立即返回。 我們編寫一個用戶態應用程序來測試改寫後的驅動。程序中要用到BSD Unix中引入的select函數,其原型為: int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); 其中readfds、writefds、exceptfds分別是被select()監視的讀、寫和異常處理的文件描述符集合,numfds的值是需要檢查的號碼最高的文件描述符加1。timeout參數是一個指向struct timeval類型的指針,它可以使select()在等待timeout時間後若沒有文件描述符准備好則返回。struct timeval數據結構為:
struct timeval { int tv_sec; /* seconds */ int tv_usec; /* microseconds */ };
除此之外,我們還將使用下列API: FD_ZERO(fd_set *set)――清除一個文件描述符集; FD_SET(int fd,fd_set *set)――將一個文件描述符加入文件描述符集中; FD_CLR(int fd,fd_set *set)――將一個文件描述符從文件描述符集中清除; FD_ISSET(int fd,fd_set *set)――判斷文件描述符是否被置位。
下面的用戶態測試程序等待/dev/globalvar可讀,但是設置了5秒的等待超時,若超過5秒仍然沒有數據可讀,則輸出"No data within 5 seconds":
#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>#include <sys/time.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>main(){ int fd, num; fd_set rfds; struct timeval tv; fd = open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR S_IWUSR); if (fd != - 1) { while (1) { //查看globalvar是否有輸入 FD_ZERO(&rfds); FD_SET(fd, &rfds); //設置超時時間為5s tv.tv_sec = 5; tv.tv_usec = 0; select(fd + 1, &rfds, NULL, NULL, &tv); //數據是否可獲得? if (FD_ISSET(fd, &rfds)) { read(fd, &num, sizeof(int)); printf("The globalvar is %d\n", num); //輸入為0,退出 if (num == 0) { close(fd); break; } } else printf("No data within 5 seconds.\n"); } } else { printf("device open failure\n"); }}
開兩個終端,分別運行程序:一個對globalvar進行寫,一個用上述程序對globalvar進行讀。當我們在寫終端給globalvar輸入一個值後,讀終端立即就能輸出該值,當我們連續5秒沒有輸入時,"No data within 5 seconds"在讀終端被輸出,如下圖:
"No data within 5 seconds"在讀終端被輸出